Астрономы при помощи космического телескопа Gaia определили время последнего крупного слияния Млечного Пути с карликовой галактикой. Оно произошло 1–3 миллиарда лет назад, а не на заре эволюции Млечного Пути, как считалось ранее. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Галактики способны наращивать массу за счет слияний, не стал исключением и Млечный Путь, звездное гало которого содержит вещество аккрециированных в прошлом галактик. Считается, что доминирующий вклад в гало сделала массивная карликовая галактика, слившаяся с протодиском Млечного Пути около 8–11 миллиардов лет назад, которую называют «галактика-сосиска» или «Гайя-Энцелад».
Однако датировка этого события остается предметом споров среди астрофизиков. В пользу идеи о том, что оно произошло в начале эволюции Млечного Пути, говорят плавно уменьшающийся профиль плотности звездного гало, сильно вытянутые орбиты остатков карликовой галактики, близость возрастов самых молодых звезд толстого диска и звезд «Гайи-Энцелада», а также наблюдаемые различия в химическом составе звезд диска Млечного Пути. Тем не менее моделирования могут воспроизводить бимодальные различия в кинематических и химических свойствах звезд в дисках галактик без событий слияния, а звездное гало способно формироваться за счет процессов, не связанных со слияниями — например, звезды могут формироваться в потоках, выходящих из гало, и затем падать обратно в гало. Таким образом, вопрос о том, действительно ли для объяснения наблюдаемых свойств Млечного Пути нужно древнее в крупное событие слияния с другой галактикой, остается открытым.
Группа астрономов во главе с Томасом Донлоном (Thomas Donlon) из Политехнического института Ренсселера нашла новые доказательства в пользу того, что структуры, связанные с «Гайей-Энцеладом», на самом деле представляют собой ряд отдельных событий аккреции вещества на Млечный Путь. Ученые работали с данными каталога Gaia DR3, содержащего информацию по свойствам звезд в пределах пяти килопарсек от Солнца, полученную космическим телескопом Gaia, и сравнивали распределение свойств звезд с моделированиями распределения звезд в галактике после эпизода радиального слияния.
Когда карликовая галактика, движущаяся по радиальной орбите вокруг более крупной галактики, сливается с ней, ее вещество оказывается в звездном гало крупной галактики, образуя структуры в виде оболочек. Их число в определенной области пространства увеличивается со временем по мере перемешивания вещества двух галактик. Когда карликовая галактика разрушится при прохождении центральной области крупной галактики, ее остатки будут вести себя как скопление пробных частиц в гравитационном потенциале основной галактики, а их периоды обращения вокруг центра галактики будут зависеть от близости к центру. Вначале ученые определили соотношение количества образующихся оболочек в заданном диапазоне расстояний в зависимости от времени, а затем, зная наблюдаемое количество каустик и радиусы их апоцентров, попытались оценить время, когда происходило слияние.
Оказалось, что около двадцати процентов звезд в местном участке звездного гало Млечного Пути связаны с наблюдаемыми Gaia оболочками, а число этих оболочек соответствует событию крупного слияния, произошедшему 1–2 миллиарда лет назад, но не позднее трех миллиардов лет назад. Это согласуется со временем слияния Млечного Пути с карликовой галактикой, породившего структуры в звездном потоке Девы, а не с событием слияния с «Гайей-Энцеладом».
Ранее телескоп Gaia отыскал два потенциальных фрагмента протогалактики в Млечном Пути.