NASA “Вебб” та “Хаббл” розкривають історію формування Чумацького Шляху

“`html

Дослідники, використовуючи два найпотужніші обсерваторії людства — космічні телескопи NASA «Джеймс Вебб» та «Габбл» — остаточно довели, що Терзан 5 не є кулястим зоряним скупченням, як його класифікували раніше. Це відкриття надає нове розуміння процесів формування та еволюції галактик, подібних до нашої.

Зазвичай кулясте зоряне скупчення містить лише одну стародавню популяцію зірок. Нові дані не тільки підтверджують існування двох чітко виражених зоряних популяцій у Терзан 5, але й свідчать про дві пізніші хвилі зореутворення. Хоча Терзан 5 розташований у щільному центрі нашої Галактики, відомому як балдж, він був достатньо масивним, щоб зберегти свою окрему ідентичність. Це дозволило йому залишатися цілісним, тоді як менші системи розсіялися та змішалися, формуючи балдж мільярди років тому. Його можна порівняти з грудкою в ідеально вимішаному тісті для торта.

«Нові ближні інфрачервоні спостереження «Вебба», зіставлені з архівними даними «Габбла», надали нам значно чіткішу картину історії Терзан 5», — зазначила Джорджія Дзулло, яка керувала дослідженням і є аспіранткою Болонського університету в Італії.

Ці результати були представлені на прес-конференції у вівторок під час 248-го засідання Американського астрономічного товариства в Пасадені та опубліковані в журналі Astronomy & Astrophysics.

Зображення: Фрагмент балджу, що зберігся — Терзан 5 (зображення «Вебба» та «Габбла»)

Чотири покоління зірок

Терзан 5, відкритий астрономом Азопом Терзаном у 1968 році, зовні нагадує кулясте скупчення. Однак у 2009 році було виявлено, що ця система містить дві відмінні зоряні популяції. У 2016 році «Габбл» надав першу оцінку їхнього віку: одна сформувалася приблизно 12 мільярдів років тому — ще під час формування нашої Галактики — а інша близько 5 мільярдів років тому, незадовго до появи Землі. Це вказувало на складнішу історію, ніж у типового кулястого скупчення.

Вивчення Терзан 5 ускладнене його розташуванням у ділянці Галактики, щільно заповненій зірками та значно прихованій пилом. Саме тут на допомогу прийшов «Вебб». Його інфрачервоний зір дозволив дослідницькій групі пробратися крізь пил і каталогізувати набагато більше зірок, зокрема слабших, ніж попередні роботи. Вимірюючи кольори та яскравість зірок, астрономи можуть класифікувати їх за віком та хімічним складом.

«Вебб» зміг виміряти ці ключові характеристики для кожної зірки в полі зору — як для зірок у Терзан 5, так і для незалежних зірок переднього плану. Щоб ізолювати зірки Терзан 5, команда покладалася на потужність та тривалий термін роботи «Габбла». Різниця у 12 років дозволила виміряти дуже малі рухи окремих зірок (власні рухи), щоб визначити, які зірки належать до Терзан 5, а які — до балджу Чумацького Шляху.

Комбінуючи дані від «Вебба» та «Габбла», дослідники виявили вагомі докази існування ще двох зоряних популяцій: одна сформувалася 3,8 мільярда років тому, а інша — лише 2,5 мільярда років тому. Вони також змогли з безпрецедентною точністю визначити вік раніше відомих зоряних популяцій, встановивши, що вони сформувалися 12,5 та 4,7 мільярда років тому.

За наявності двох раніше відомих поколінь зірок вчені не могли виключити ймовірність взаємодії Терзан 5 з іншим об’єктом, наприклад, кулястим скупченням або гігантською молекулярною хмарою. Це могло призвести до збагачення новими газом і пилом, що спричинило другу хвилю зореутворення. З чотирма зоряними поколіннями такі пояснення відпадають.

Вимірювання зоряного складу популяцій Терзан 5, проведені в обсерваторії Кека та на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії, також вказують на дуже відмінні популяції. «Поряд з віком цих популяцій, скупчення зберігає викопний запис поступового збагачення важкими елементами внаслідок вибухів наднових», — зазначив співавтор дослідження Р. Майкл Річ, астроном-дослідник Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.

Терзан 5 сформував кілька поколінь зірок завдяки здатності утримувати необхідну сировину. Існують докази потужних вибухів наднових у Терзан 5, які створили важчі елементи, що були поглинені наступними поколіннями зірок. У менш масивних системах сила самих вибухів могла викинути як утворені елементи, так і залишковий газ і пил. Прародитель Терзан 5 мав достатню масу, щоб утримати викиди цих зірок, що дозволило новим поколінням зірок формуватися протягом мільярдів років.

«Фрагмент балджу, що зберігся»

Результати показують, що Терзан 5, найімовірніше, є залишком набагато масивнішої зоряної системи, яка сформувалася 12,5 мільярда років тому. Унікальність Терзан 5 полягає в тому, що він пережив формування балджу — і ніколи не злився або повністю «не перемішався» з ним. «З якоїсь причини ця дивна грудка зірок сформувалася окремо від балджу і не була зруйнована під час його формування», — сказав Франческо Р. Ферраро, професор Болонського університету та головний дослідник спостережень «Вебба». «Терзан 5 — це те, що ми зараз називаємо «фрагментом балджу, що зберігся», тому що він нагадує первинні уламки, які сприяли формуванню балджу».

На сьогодні відомий лише один інший космічний об’єкт, подібний до Терзан 5. Ліллер 1 був другим об’єктом, перекласифікованим з кулястого зоряного скупчення на «фрагмент балджу, що зберігся». Він також містить кілька поколінь зірок. Можливо, подібних об’єктів більше. Команда Ферраро дослідить від 40 до 50 додаткових кулястих скупчень, що обертаються в балджі, щоб визначити, чи мають їхні зоряні популяції однаковий склад, як у кулястих скупчень, чи кілька поколінь, як у «фрагментів балджу, що збереглися».

Відео: Зближення до Терзан 5 поблизу балджу нашої Галактики

Щоб переглянути це відео, будь ласка, увімкніть JavaScript та розгляньте можливість оновлення до веб-браузера, що підтримує HTML5 відео

Наблизьтеся до Терзан 5, зоряного скупчення, розташованого у щільній центральній області нашої Галактики, відомій як балдж. Сцена починається із зображення балджу Чумацького Шляху, зробленого з Землі, потім наближається до Терзан 5 та обводить його, закінчуючись композитним зображенням зоряної системи від космічних телескопів «Джеймс Вебб» та «Габбл».
Відео: NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan (STScI); Подяка: ESO, Pan-STARRS, DSS2, Akira Fujii

Потенційні паралелі формування галактик — близько і далеко

Зрештою, це дослідження може покращити наше розуміння процесів формування центральних балджей галактик протягом сотень мільйонів років. «На основі спостережень та глибоких симуляцій ми вважаємо, що галактики в ранньому Всесвіті мали величезні диски газу, які фрагментувалися на уламки та формували зірки. Ці уламки мігрували до центру галактик, і багато з них зливалися, утворюючи їхні балджи», — сказала Барбара Ланцоні, співавторка дослідження та доцент Болонського університету.

Наприклад, «Вебб» виявив кілька прикладів «клапчастих» галактик, які активно формувалися, коли Всесвіту було всього кілька сотень мільйонів років, подібно до уламків у галактиці Firefly Sparkle. «Терзан 5 може надати прямі докази, які допоможуть пояснити, як формувалися балджи в галактиках по всьому Всесвіту», — зазначила Ланцоні.

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» є головною космічною науковою обсерваторією у світі. «Вебб» розв’язує загадки нашої Сонячної системи, заглядає за її межі до віддалених світів навколо інших зірок і досліджує таємничі структури та походження нашого Всесвіту та нашого місця в ньому. «Вебб» — це міжнародна програма під керівництвом NASA за участю її партнерів — ЄКА (Європейське космічне агентство) та ККА (Канадське космічне агентство).

Космічний телескоп «Габбл» працює понад три десятиліття і продовжує робити революційні відкриття, які формують наше фундаментальне розуміння Всесвіту. «Габбл» є проєктом міжнародної співпраці між NASA та ЄКА (Європейське космічне агентство). Центр космічних польотів імені Годдарда NASA у Гринбелті, штат Меріленд, керує телескопом та операціями місії. Компанія Lockheed Martin Space, розташована в Денвері, також підтримує операції місії в Годдарді. Науковими операціями «Габбла» для NASA керує Науково-дослідний інститут космічного телескопа в Балтиморі, яким керує Асоціація університетів з дослідження астрономії.

Щоб дізнатися більше про «Вебб», відвідайте:

https://science.nasa.gov/webb

Щоб дізнатися більше про «Габбл», відвідайте:

https://science.nasa.gov/hubble

Завантаження та пов’язана інформація

Наступні розділи містять посилання для завантаження зображень та відео цієї статті в усіх доступних роздільних здатностях, а також посилання на пов’язану інформацію, контакти для ЗМІ та, якщо доступно, посилання на дослідницькі роботи та переклад на іспанську мову.

“`

Дізнатися більше на: science.nasa.gov