Исследователи, применяя инфракрасные данные с прибора HAWK-I, впервые получили изображение центрального ядра Млечного Пути. Наблюдения помогут им восстановить историю звездообразования в нашей галактике.
Общая скорость образования звёзд в нашей Галактике мала, астрономам это известно давно. В центральном ядре Млечного Пути, около 1300 световых лет вокруг сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А*, за последние 100 миллионов лет образовалось в десять раз больше звёзд, чем в среднем. Ядро нашей галактики столь же продуктивно, как звездные вспышки или гиперпродуктивные галактики времен десятиллионных лет назад.
Подробные инфракрасные обзоры позволили учёным впервые рассмотреть множество молодых звёзд в центре галактики. Данные наблюдений подтверждают начало звездообразования рядом с центром Млечного Пути и его последующее распространение наружу.
Звёздное ядро галактики и трудности с наблюдениями
С Земли звезды ядра галактики скрыты пылью.
Проблема решается при помощи инфракрасных, миллиметровых волн или радио наблюдений. На этих длинах волн свет проходит сквозь пыль, давая возможность увидеть центр галактики.
Устранив первую трудность, появляется новая: центр галактики перенасыщен звёздами, из-за чего их трудно различить. Выделяются лишь несколько очень ярких гигантов, которые отличаются своей массой и потому легко отделяются от соседей. Прежде чем провести новый анализ, описанный в тексте, астрономы обнаружили лишь около 10 процентов ожидаемой общей звездной массы в центре галактики, в двух массивных скоплениях звёзд и нескольких изолированных молодых звёздах. Где же тогда остальные звезды, и каковы их свойства?
Новая перепись красных звезд с помощью HAWK-I
Франсиско Ногерас-Лара, независимый гумбольдтовский исследователь из группы Надин Ноймайер в Институте астрономии Макса Планка (MPIA), и его коллега Райнер Шедель из Института астрофизики Андалусии в Гранаде, Испания, смогли найти молодые звезды, отсутствующие в галактическом центре.
Шедель возглавляет исследование GALACTICNUCLEUS. В ходе исследования, в котором использовалась инфракрасная камера HAWK-I Очень большого телескопа (VLT), было получено почти 150 изображений в инфракрасном диапазоне J-, H- и K центральной области Млечного Пути. Общая площадь изученной зоны составила 64 000 квадратных световых лет вокруг галактического центра. Ногерас-Лара возглавил поиски.
Чтобы обнаружить отдельные звезды в таком переполненном регионе, как галактическое ядро, требуется высокое разрешение. VLT состоит из телескопов с зеркалами диаметром восемь метров. С помощью метода голографической съемки, объединяющего несколько снимков с короткой экспозицией для уменьшения размытия от земной атмосферы, исследование составило самую подробную карту целевого региона с разрешением 0,2 угловой секунды. Раньше на карту были нанесены лишь несколько звезд, а GALACTICNUCLEUS предоставил индивидуальные данные для трёх миллионов звёзд.
В центре галактики происходит формирование звезд различных стадий развития.
В ходе изучения изображений GALACTICNUCLEUS специалисты обнаружили, что область галактического ядра под названием Стрелец B1 отличается от остальных. В ней присутствует значительно больше молодых звезд, которые ионизируют окружающий газ. Благодаря новым наблюдениям Ногерас-Лара и его команда впервые получили возможность подробно изучить звезды Стрельца B1.
Астрономы смогли восстановить светимость каждой звезды Стрельца B1, так как все звезды находятся на примерно одинаковом расстоянии от Земли, а расстояние между Землей и галактическим центром известно. Светимость — это количество света, которое звезда излучает в единицу времени. Это позволило изучить статистическое распределение звездной светимости для этих звезд, то есть подсчитать количество звезд в каждом диапазоне светимости. Проанализировав данные, Ногерас-Лара, Шёдель и коллеги обнаружили несколько фаз звездообразования в Стрельце B1.
- Население, существовавшее около 7 миллиардов лет назад, указывает на начало звездообразования в центральном ядре, сначала внутри региона, а затем распространившегося на внешние области. Такой механизм образования ядерного диска – небольшого диска звезд, окружающего галактический центр – уже наблюдался в других галактиках.
- В центре находится большое количество значительно моложе звёзд, возраст которых не превышает 10 миллионов лет. Общая масса таких звёзд превосходит 400 тысяч солнечных масс. Это почти в десять раз больше суммарной массы двух известных ранее скоплений звёзд центральной области.
Восстановление летописи звёздного населения Млечного Пути
Исследователи обнаружили множество одиноких звезд в Стрельце B1, не являющихся частью скопления. Это указывает на то, что звезды образовались в одной или нескольких звездных ассоциациях с меньшим гравитационным притяжением, которые затем быстро распались, вращаясь вокруг галактического центра в течение миллионов лет. В результате образовалось множество отдельных звезд. Хотя этот вывод относится прежде всего к Стрельцу B1, он может также объяснить, почему молодые звезды в центре Галактики видны только при помощи высокоразрешающих исследований: они возникли в свободных ассоциациях, которые затем рассеялись на отдельные звезды.
Чтобы восстановить историю звездообразования и эволюцию галактического ядра, астрономы стремятся подтвердить свои выводы, полученные при помощи инфракрасных наблюдений HAWK-I, более точными данными. Ногерас-Лара и его коллеги планируют продолжить исследования с помощью высокоточного спектрографа KMOS на телескопе VLT. Спектральные наблюдения позволят астрономам непосредственно идентифицировать некоторые очень молодые звезды по их спектрам, что станет важной перекрестной проверкой опубликованных сейчас результатов.