На основе анализа возраста и расположения звезд, находящихся поблизости от Солнца, ученые-астрономы выявили признаки изменений, затронувших Галактику на протяжении миллиардов лет. Полученные данные указывают на то, что в определенный период времени эволюция диска Млечного Пути претерпела существенные сдвиги, и свидетельства этих трансформаций остаются видимыми и сегодня.

Млечный Путь представляет собой спиральную галактику, и большая часть ее звезд, включая наше Солнце, сосредоточена в диске – уплощенной структуре, вращающейся вокруг центральной части Галактики. В составе этого диска выделяют два основных компонента: тонкий и толстый диски. Молодые звезды преобладают в первом из них, а во втором — более старые. Звезды толстого диска характеризуются орбитами, которые отклоняются от общей плоскости Галактики в большей степени. Важно отметить, что речь идет не о двух четко выраженных слоях, а о различных звездных популяциях.

Ученые предложили два варианта объяснения этого различия. Согласно первому из них, звезды формировались изначально в относительно тонком диске, однако со временем гравитационное взаимодействие газовых облаков, спиральных рукавов и других структур приводило к изменению их орбит. Альтернативная гипотеза предполагает, что самые древние звезды возникли в толстом, нестабильном газовом диске, который впоследствии остывал и становился более тонким. Однако точное определение возраста старых звезд представляет собой сложную задачу.

Группа исследователей из Университета Ла-Лагуна в Испании, возглавляемая Давидом Мирабалем, использовала методику, связанную с проектом «Хроногал»Исследование проводилось с использованием данных, полученных европейским космическим телескопом «Гайя». Специалисты сопоставили яркость и цвет звезд, расположенных в окрестностях Солнца, с теоретическими моделями их эволюции. Таким образом им удалось установить возраст и определить содержание тяжелых элементов в различных звездных группах.

Определение возраста звездных скоплений было произведено с допустимой погрешностью в пять процентов. Для наиболее старых из них этот возраст составил приблизительно 500 миллионов лет. После этого исследователи проанализировали, как изменяется плотность каждой группы по мере удаления от плоскости нашей Галактики.

Полученные данные свидетельствуют о том, что самые древние звезды Млечного Пути располагаются на большем удалении от плоскости Галактики, чем более молодые звёзды. При этом около 10,85 миллиарда лет назад был отмечен значительный переломный момент.

У старейших звездных скоплений характерная высота распределения, отражающая удаленность звёзд от плоскости диска, достигала 4100 световых лет. Для звезд, сформировавшихся на два миллиарда лет позже, этот показатель снизился до 1630 световых лет. С течением времени последующие поколения светил располагались всё ближе к плоскости Млечного Пути, причем эти изменения протекали менее интенсивно.

Таким образом, можно заключить, что Млечный Путь прошёл через период интенсивных изменений. В Галактику активно поступало вещество, формировалось большое количество звёзд, вероятно, имели место столкновения и слияния галактических структур. Постоянное движение газа способствовало рождению новых звезд на значительном удалении от общей плоскости. С течением времени, когда обстановка стабилизировалась, газ начал оседать, и светила формировались ближе к нему, что привело к образованию толстого диска.

Затем последовал новый период – постепенное формирование тонкого диска. На его развитие могли оказывать влияние как медленное осаждение газа, так и гравитационные возмущения, воздействующие на уже существующие звёзды. Однако объяснение всех наблюдаемых явлений исключительно изменением звездных орбит представляется затруднительным.

Результаты научной работы, опубликованной в издании The Astrophysical Journal Letters, продемонстрировали, что толстый диск не является просто состарившимся фрагментом тонкого диска. Его структура содержит информацию об уникальных условиях, существовавших на ранних этапах формирования Млечного Пути.