Безжалостный каннибал: восстановлена история злодейств Млечного Пути

Большие галактики растут, безжалостно пожирая малые.

Большие галактики растут, безжалостно пожирая малые.
Фото NASA/JPL-Caltech.

История поглощения галактик Млечным Путём по данным нового исследования. На иллюстрации приведено количество шаровых скоплений (globular clusters, GCs), доставшихся Галактике в каждом таком событии.

История поглощения галактик Млечным Путём по данным нового исследования. На иллюстрации приведено количество шаровых скоплений (globular clusters, GCs), доставшихся Галактике в каждом таком событии.
Иллюстрация J. M. Diederik Kruijssen et al./Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2020).

Большие галактики растут, безжалостно пожирая малые.
История поглощения галактик Млечным Путём по данным нового исследования. На иллюстрации приведено количество шаровых скоплений (globular clusters, GCs), доставшихся Галактике в каждом таком событии.

Млечный Путь сформировался в череде космических катаклизмов. Самые разные галактики сталкивались и сливались с ним, образуя всё большую звёздную систему. Теперь учёные собрали самую полную хронологию этого процесса. При этом они обнаружили в древнем прошлом Млечного Пути самое масштабное столкновение с другой галактикой.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Большинство специалистов считает, что крупные галактики, такие как Млечный Путь, формируются в череде слияний с малыми. Галактика растёт, поглощая множество мелких соседей. Виной тому не злой рок, а самая обыкновенная гравитация: массивная звёздная система притягивает малые, так что те в итоге сталкиваются и сливаются с ней.

При этом в формирующейся галактике становится всё больше звёзд, и происходит это по двум причинам. Во-первых, поглощённые небольшие "звёздные острова" добавляют к ней свои светила. Во-вторых, столкновения галактик сопровождаются бурными процессами, ускоряющими образование звёзд из межзвёздного газа (Вести.Ru рассказывали о том, как это происходит).

На память о былых "слияниях и поглощениях" формирующейся галактике остаются "чужие" шаровые скопления. Это тесные группы из сотен тысяч или миллионов звёзд, имеющие форму шара. Такие образования возникли очень рано: обычно им более 12 миллиардов лет (напомним, что Большой взрыв произошёл около 13,8 миллиарда лет назад). Поэтому они были даже в самых молодых галактиках.

Когда одна галактика поглощает другую, шаровые скопления "жертвы" обычно не разрушаются, а просто становятся шаровыми скоплениями "хищницы". Например, в Млечном Пути известно более 150 таких скоплений. Многие из них были принесены в Галактику поглощёнными ею соседями (это можно установить по ряду признаков, например, химическому составу). Благодаря этим объектам исследователи реконструировали бурную историю формирования нашего космического дома. Хотя сделать это было непросто.

"Основная проблема, сопряжённая с взаимосвязью между свойствами шаровых скоплений и историей поглощения их родительской галактики, всегда заключалась в том, что формирование галактик – чрезвычайно сложный процесс, во время которого орбиты шаровых скоплений полностью перетасовываются", – объясняет первый автор статьи Дидерик Крёссен (Diederik Kruijssen) из Гейдельбергского университета.

Историю Млечного Пути астрономы реконструировали в три этапа.

Во-первых, они смоделировали на компьютере возникновение галактик, подобных Млечному Пути в рамках проекта E-MOSAICS. Их модели увязывали возраст, химический состав и орбиты "трофейных" шаровых скоплений с массой их родительской галактики и датой её поглощения.

Одна из таких симуляций показана в приведённом ниже видеоролике. Шаровые скопления обозначены цветными точками.

Затем исследователи использовали систему искусственного интеллекта.

"На моделях E-MOSAICS мы обучили искусственную нейронную сеть связывать свойства шаровых скоплений с историей поглощения родительских галактик, – рассказывает Крёссен. – Мы протестировали алгоритм на моделях десятки тысяч раз и были поражены, насколько точно удалось восстановить истории слияния смоделированных галактик, используя только их популяции шаровых скоплений".

Тогда специалисты дали обученному искусственному интеллекту задание восстановить историю Млечного Пути по наблюдательным данным о его шаровых скоплениях.

История поглощения галактик Млечным Путём по данным нового исследования. На иллюстрации приведено количество шаровых скоплений (globular clusters, GCs), доставшихся Галактике в каждом таком событии.

Получилась следующая картина. 6–11 миллиардов лет назад Млечный Путь поглотил пять крупных галактик, каждая из которых содержала порядка ста миллионов звёзд. Четыре из них уже были знакомы исследователям. Это Стрелец, Секвойя, родительская галактика потока Хелми и Гайя–Энцелад, также известная как "колбасная" галактика (мы объясняли, откуда взялось это странное прозвище).

Но также авторы обнаружили следы ещё одной, самой ранней и грандиозной космической катастрофы. Это столкновение с галактикой, которую астрономы назвали Кракеном в честь мифического чудища.

"Ранее считалось, что самым крупным столкновением было столкновение с "колбасной" галактикой Гайя–Энцелад, которое произошло около девяти миллиардов лет назад, – говорит Крёссен. – Однако слияние с Кракеном произошло одиннадцать миллиардов лет назад, когда Млечный Путь был в четыре раза менее массивным. В результате столкновение с Кракеном, должно быть, действительно изменило облик Млечного Пути в то время".

Кроме того, исследователи обнаружили следы примерно 15 поглощённых Млечным Путём карликовых галактик, насчитывающих порядка десяти миллионов светил каждая.

Авторы надеются, что дальнейшие наблюдения помогут обнаружить новые следы этих бурных событий.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о галактиках, которые почти не сталкивались с другими.