Космический телескоп «Гайя», принадлежащий Европейскому космическому агентству, выявил новую особенность в структуре нашей Галактики — крупномасштабную волну, состоящую из звезд, которая простирается от центральных областей к внешним краям галактического диска. Долгое время было известно, что Млечный Путь вращается вокруг своего центра, и его диск имеет деформацию, то есть искривлен вверх с одной стороны и вниз с другой. Однако свежие данные, полученные с «Гайи», демонстрируют, что эта деформация не является постоянной. Вместо этого она проявляется в виде движущейся волны, настоящей осцилляции, которая охватывает значительные области галактического диска, выходя далеко за пределы расположения Солнца.
После изучения расстояний, трехмерного расположения и перемещений сотен тысяч звезд, включая молодые гиганты и переменные звезды, такие как цефеиды, исследователи во главе с Элоизой Поггио из Национального института астрофизики пришли к выводу, что данная вертикальная волна охватывает протяженность не менее чем от 30 000 до 65 000 световых лет от центра галактики. Это явление можно сравнить с тем, как если бы в галактический диск бросили нечто: его звездная поверхность реагирует, порождая волну, распространяющуюся наружу.
Наблюдения, проводимые телескопом «Гайя» и включающие измерения координат и движения звезд, позволяют представить это явление в двух проекциях: под углом обзора «сверху» и «сбоку». Если смотреть «сверху», волна проявляется в виде чередующихся областей, где звезды расположены выше или ниже плоскости Млечного Пути. Вид «сбоку» демонстрирует изгиб диска: одна его часть поднимается вверх, другая – опускается вниз. Это соответствует ранее известной деформации. К ней присоединяется новая вертикальная осцилляция, обнаруженная «Гайей», которая проявляется как дополнительная рябь, наложенная на диск.
Согласно данным, предоставленным «Гайи», звезды перемещаются вертикально не в точках максимальной или минимальной высоты, а в области, немного отличающейся от них. Подобное поведение характерно для распространяющихся волн. В качестве примера можно привести волны на воде: частицы жидкости совершают не только вертикальные движения, но и двигаются по более сложным траекториям. Аналогично, звезды в галактическом диске, судя по всему, не находятся в фиксированной волнистой структуре, а участвуют в движении, которое распространяется вдоль диска, как будто они движутся вместе с волной.
Чтобы получить детальную карту этого явления, исследователи проанализировали два класса звезд: молодые гиганты и цефеиды. Цефеиды представляют особый интерес, так как их переменная яркость позволяет с высокой точностью определять расстояния, даже на очень больших масштабах. Поскольку эти звезды движутся синхронно с волной, ученые полагают, что газ, составляющий галактический диск, также подвержен колебаниям. В таком случае звезды, образовавшиеся из этого газа, сохраняют в своих траекториях информацию о первоначальном движении вещества, из которого они возникли.
На данный момент причина возникновения этой волны остается неизвестной. Существует предположение, что она могла возникнуть в результате взаимодействия с небольшой галактикой-соседкой. Эта галактика, возможно, уже была поглощена нашей или находится в стадии слияния с Млечным Путем, и могла оказать значительное гравитационное влияние, которое деформировало галактический диск, создав своего рода «импульс», спровоцировавший наблюдаемые колебания.
Существует также вероятность того, что источником волны стали внутренние процессы галактики. К примеру, нестабильность в газовой среде диска или масштабные хаотичные движения могли вызвать колебания, затронувшие и звезды. В любом из этих сценариев наблюдаемые нами сегодня явления стали бы следствием событий, произошедших миллионы или даже миллиарды лет назад, но оставивших отпечаток в структуре и движении звезд диска.
Если эта волна действительно существует и демонстрирует устойчивость, она оказывает значительное влияние на галактическую динамику: структура диска не является фиксированной и незыблемой, а представляет собой адаптивную систему, чувствительную к масштабным возмущениям. Это внесет коррективы в модели формирования и развития галактик, затрагивая распределение газа, интенсивность звездообразования и динамическую устойчивость в масштабах, исчисляемых миллиардами лет.
Затем важным этапом станет публикация четвертого релиза данных, полученных телескопом «Гайя». Он будет содержать обновленные сведения о переменных звездах, например, о Цефеидах. Полученные данные позволят построить более точные карты, которые потребуются для оценки различных теорий о формировании волны. В дальнейшем, сочетание численного моделирования галактической динамики и фактических данных позволит установить, является ли волна временным или устойчивым явлением, а также определить, как локальные особенности, подобные этой волне, соотносятся с волнами меньшего размера или другими структурами диска.