Танцующий диск: открыта загадочная волна в сердце Млечного Пути

Наша галактика, Млечный Путь, находится в состоянии постоянного и сложного динамического движения. Она не только вращается, но и совершает колебания. Благодаря данным, полученным с космического телескопа Gaia Европейского космического агентства, было обнаружено новое явление — гигантская волна, исходящая из центра галактики и распространяющаяся по ее диску.

История понимания динамики Млечного Пути насчитывает около ста лет, в течение которых известно о вращении звезд вокруг галактического центра. С 1950-х годов астрономам было известно, что диск галактики искривлен. В 2020 году Gaia выявила, что этот диск колеблется со временем, подобно волчку. Новейшее открытие показывает, что огромная волна возбуждает движение звезд на расстоянии десятков тысяч световых лет от Солнца. Эта волна, сравнимая с кругами на воде от брошенного камня, охватывает большую часть внешнего диска Млечного Пути.

Визуализация этого явления представлена на рисунках, где положения тысяч ярких звезд, выделенных красным и синим цветом, наложены на карты Gaia. На левом изображении, показывающем галактику сверху, видна общая структура. На правом изображении, представляющем собой вертикальный срез, волна видна сбоку. В этом ракурсе отчетливо видно, что одна сторона галактики изогнута вверх, а другая — вниз, что демонстрирует известное искривление диска. Недавно обнаруженная волна обозначена цветами: в красных областях звезды находятся выше плоскости диска, а в синих — ниже.

Уникальная точность телескопа Gaia, позволяющая измерять положение звезд в трех пространственных направлениях и их движения в трех измерениях, дает ученым возможность создавать детальные карты галактики, несмотря на невозможность прямого выхода за ее пределы. Эти карты показывают, что волна распространяется на огромную часть диска, влияя на звезды на расстоянии от 30 до 65 тысяч световых лет от центра. Для сравнения, диаметр Млечного Пути составляет около 100 тысяч световых лет.

Элоиза Поджо, астроном из Национального института астрофизики в Италии, руководившая группой, открывшей волну, подчеркивает, что убедительность открытия заключается в способности Gaia измерять движения звезд внутри диска. Интерес представляет не только визуальная трехмерная структура волны, но и ее волнообразное поведение, наблюдаемое при анализе движения звезд.

Движения звезд показаны белыми стрелками на изображении галактики с ребра. Можно заметить, что картина вертикальных движений слегка смещена по горизонтали относительно волновой картины, образованной вертикальным положением звезд. Элоиза Поджо объясняет, что наблюдаемое поведение соответствует ожиданиям от волны. Для аналогии она предлагает представить «волну» зрителей на стадионе, застывшую во времени. Некоторые люди стоят, другие только что сели, а третьи готовятся встать. В этой аналогии люди, стоящие прямо, соответствуют красным областям на картах, а люди с наибольшими положительными вертикальными перемещениями — это те, кто только начинает вставать, опережая надвигающуюся волну.

Исследовательской группе удалось отследить это движение, изучая детальные положения и движения молодых гигантских звезд и цефеид. Эти звезды, чья яркость меняется предсказуемым образом, позволяют проводить точные наблюдения на больших расстояниях. Поскольку эти молодые звезды движутся вместе с волной, ученые предполагают, что газ в диске галактики также может быть вовлечен в эту крупномасштабную рябь. Вероятно, молодые звезды сохраняют память о волновой информации, полученной от газа, из которого они сформировались.

Причина возникновения этих галактических возмущений пока неизвестна. Одним из возможных объяснений считается столкновение с карликовой галактикой в прошлом, однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дальнейшие исследования.

Обнаруженную большую волну также можно попытаться связать с колебательным движением меньшего масштаба, известным как волна Рэдклиффа, которая наблюдается на расстоянии 500 световых лет от Солнца и простирается на 9000 световых лет. Однако, как уточняет Элоиза Поджо, волна Рэдклиффа представляет собой гораздо меньшее волокно, расположенное в другой части галактического диска и значительно ближе к Солнцу. Связь между этими двумя волнами пока не установлена и требует дополнительного изучения.

Йоханнес Сальманн, научный сотрудник проекта Gaia Европейского космического агентства, отмечает, что предстоящий четвертый выпуск данных Gaia будет включать еще более точные данные о положении и движении звезд, включая переменные звезды, такие как цефеиды. Это позволит ученым составить еще более точные карты и углубить понимание характерных особенностей нашей родной галактики.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях