Как определяли невидимую границу галактики?
Определение границ Млечного Пути осложняется тем, что галактика не имеет резкой границы, а просто становится менее плотной, удаляясь от центра. Международная группа исследователей предложила считать настоящим краем точку, где уже нет активного звездообразования. Согласно их данным, это место расположено на расстоянии от 11,28 до 12,15 килопарсека, что составляет примерно 40 000 световых лет от галактического центра. Для сравнения, наша планета Земля находится на расстоянии около 13 300 световых лет от этой границы, что делает нас значительно ближе к краю галактики, чем к ее ядру, пишет ScienceAlert.
Смотрите также Ученые на пороге опровержения давнего предположения о Вселенной, в которое мы верили целых 100 лет
Чтобы прийти к таким выводам, ученые проанализировали возраст более 100 000 гигантских звезд, используя данные современных обзоров, таких как APOGEE-DR17, LAMOST-DR3 и космического телескопа Gaia. Анализ выявил интересную закономерность, которую можно изобразить в виде латинской буквы U на графике, где одна ось соответствует возрасту светил, а другая – их расстоянию от центра. Выяснилось, что звезды возле галактического ядра являются самыми старыми, а дальше их возраст постепенно уменьшается, достигая минимума в определенной точке, после которой они снова начинают "стареть".
Этот феномен объясняется принципом роста галактики "изнутри наружу". В центре, рядом со сверхмассивной черной дырой, концентрация газа и пыли была самой высокой, что стимулировало раннее формирование звезд. Чем дальше от центра, тем более разреженной становится материя, поэтому гравитационное сжатие, необходимое для появления новых светил, происходит медленнее. Самые молодые звезды рождаются именно на краю активного диска.
Эта схема показывает U-образную кривую возраста галактики и изображение ее края / Изображение University of Malta
Что за границей
Однако за этой границей в 40 000 световых лет ситуация меняется, пишет Daily Mail. Там также существуют звезды, причем некоторые из них расположены на расстоянии до одного миллиона световых лет от центра, но они имеют почтенный возраст.
Ведущий автор исследования Карл Фитени отмечает, что за чертой звездообразования практически нет новых светил, а те, что мы там видим, являются "мигрантами". Они сформировались во внутренних областях галактики, а затем были вытолкнуты на периферию вследствие гравитационных возмущений. Основными причинами такой миграции является влияние спиральных рукавов или центральной перемычки галактики, которые действуют на звезды подобно гравитационной пращи.
Почему формирование звезд останавливается именно здесь
Ученые выделяют три основные причины того, почему активное звездообразование прекращается именно на этой отметке:
- Во-первых, это так называемый внешний резонанс Линдблада, вызванный центральной перемычкой, который мешает потокам газа двигаться дальше, удерживая их во внутренней части.
- Во-вторых, на этом расстоянии наблюдается искривление галактической плоскости, что рассеивает газ на большой территории.
- В-третьих, сам газ за границей становится настолько разреженным, что он не способен сгуститься для формирования новых звездных систем, пишет Universe Today.
Карл Фитени сравнивает структуру Млечного Пути с большим городом, где есть бурный и продуктивный центр и тихие, малозаселенные окраины. Хотя обе части являются единым целым, процессы в них существенно отличаются.
Такой, по последним данным, является наша галактика на самом деле / Фото ESA/Gaia/DPAC, Stefan Payne-Wardenaar
Что это нам дает
Эти открытия, описаны в профессиональном издании Astronomy & Astrophysics, позволяют классифицировать нашу галактику как систему типа II с диском, загибающимся вниз, что характерно для примерно 60 процентов похожих объектов в нашей вселенной.
Понимание того, где заканчивается "молодость" Млечного Пути и начинаются его пустынные границы, помогает лучше осознать историю развития нашего космического дома на протяжении 13 миллиардов лет.
Чем заполнено пространство между галактиками?
Хотя нам кажется, что между галактиками существует лишь пустота, на самом деле это пространство заполнено несколькими различными "ингредиентами". Основную часть занимает разреженный горячий газ – преимущественно ионы водорода и гелия. Его температура может достигать миллионов градусов, но плотность чрезвычайно мала: буквально несколько атомов на кубический метр. Для сравнения – в лучшем земном вакууме молекул несравненно больше.
Пространство также пронизано высокоэнергетическими частицами – протонами, электронами и атомными ядрами, которые летят с близкой к световой скоростью. Их происхождение до сих пор частично остается загадкой.
Кроме того, между галактиками существуют сверхслабые магнитные поля. Они в миллиарды раз слабее магнитного поля Земли, но охватывают колоссальные расстояния и влияют на движение заряженных частиц. Еще один ингредиент космической пустоты – электромагнитное излучение от реликтового микроволнового фона (эхо Большого Взрыва), света звезд, рентгеновских вспышек и других событий и объектов.
Наконец, наука предполагает существование темной материи и энергии. Согласно теории, большую часть межгалактического пространства занимает темная материя. Мы не можем ее увидеть или обнаружить напрямую, но именно она формирует огромную "космическую паутину" – нити и узлы, вдоль которых и расположены сами галактики. Темная энергия в свою очередь не "заполняет" пространство в привычном понимании, но пронизывает все сущее и является причиной того, что Вселенная расширяется с ускорением. На нее, возможно, приходится около 68% всего энергетического содержимого Вселенной.
Поэтому "пустое" межгалактическое пространство – это на самом деле сложная, динамическая и до сих пор не до конца изученная система.