О звёздах, которые помнят перерождение Галактики

Млечный Путь уже однажды погибал, и мы существуем в эпоху его «второй жизни», уверены исследователи, чьи расчеты раскрыли ранее неизвестные детали о Галактике.

Звезды формировались разными способами во времена двух эпох. Между ними был долгий период затишья, когда звездообразование прервалось. История Млечного Пути оказалась куда драматичнее, чем изначально предполагали астрономы.
Масафуми Ногути из Университета Тохоку просчитал эволюцию Млечного Пути на протяжении десяти миллиардов лет, включая «аккрецию холодного потока»: это новая идея, предложенная Авишаем Декелем из Еврейского университета в Иерусалиме и его коллегами, — о том, что во время формирования галактики собирают окружающий их газ. Несмотря на то что двухэтапное формирование Ювал Бирнбойм из Еврейского университета предложил для более массивных галактик, Ногути сумел доказать, что эта модель применима и к нашей Галактике.
История Млечного Пути записана в составе звезд, так как их элементы наследуют состав газа, из которого формируются. В буквальном смысле они запоминают элементное содержание в газах при своем рождении.
Существуют две группы звезд, расположенных рядом с Солнцем, и обе они отличаются по своему составу. Одна богата альфа-элементами, такими как кислород, магний и кремний. В другой содержится много железа. Недавние наблюдения Миши Хэйвуда из Парижской обсерватории и его коллег показали, что этот феномен преобладает в обширной части Млечного Пути. Однако происхождение такой дихотомии было неясным. И модель Ногути разгадывает эту загадку.

Модельное предсказание трех разных регионов Млечного пути. Контуры составлены из наблюдений APOGEE / © M. Noguchi, M. Haywood et al., ESO

Описание развития Млечного Пути в модели Ногути начинается с момента, когда потоки холодного газа устремились в Галактику (аккреция холодного потока) и из этого газа сформировались звезды. В тот же период в газе появились альфа-элементы, испущенные взрывами недолговечных сверхновых типа II. Именно поэтому в звездах первого поколения так много альфа-элементов.
Ударные волны, появившиеся семь миллиардов лет назад, разогревали газ до высоких температур. Он перестал падать в Галактику, и звезды больше не образовывались. Тогда же запоздалые взрывы долговечных сверхновых типа Iа наполнили газ железом и изменили его состав. По мере излучения газ остывал и начал вновь поступать в Галактику примерно пять миллиардов лет назад, что привело к образованию звезд второго поколения, богатых железом. Среди них было и наше Солнце.
Согласно Бенджамину Уильямсу из Вашингтонского университета, соседняя галактика — Андромеда — также формировала звезды в течение двух отдельных эпох. Модель Ногути предсказывает, что массивные спиральные галактики, подобные Млечному Пути и Андромеде, испытали разрыв в звездообразовании, тогда как галактики меньшего размера непрерывно порождали новые звезды. Ногути ожидает, что будущие наблюдения ближайших галактик смогут революционизировать наш взгляд на возникновение и эволюцию галактик во Вселенной.