С момента рождения современной астрономии ученые стремились определить в полной мере галактику Млечный путь и узнать больше о ее структуре, образовании и эволюции. Согласно современным теориям, широко распространено мнение, что Млечный путь образовался вскоре после Большого взрыва (примерно 13,51 миллиарда лет назад). Это стало результатом объединения первых звезд и звездных скоплений, а также аккреции газа непосредственно из галактического гало.
С тех пор, как полагают, несколько галактик слились с Млечным путем, который вызвал образование новых звезд. Но согласно новому исследованию группы японских исследователей, наша галактика имеет более бурную историю, чем считалось ранее. Согласно их выводам, Млечный Путь пережил спящую эру между двумя периодами звездообразования, которые длились миллиарды лет, фактически умирая, прежде чем снова вернуться к жизни.
Их исследование под названием «Формирование звезд в окрестностях Солнца за два поколения, разделенных 5 миллиардами лет», недавно появилось в научном журнале. Природа. Исследование проводилось Масафуми Ногучи, астрономом из Астрономического института Университета Тохоку, Япония. Используя новую идею, известную как «аккреция холодного потока», Ногучи рассчитал эволюцию Млечного пути за период в 10 миллиардов лет.
Эта идея аккреции холодного газа была впервые предложена Авишаем Декелем - кафедрой теоретической физики им. Андре Айзенштадта в Еврейском университете в Иерусалиме - и его коллегами, чтобы объяснить, как галактики накапливают газ из окружающего пространства во время их образования. Концепция двухэтапного формирования была также предложена в прошлом Ювалом Бирнбоймом - старшим преподавателем Еврейского университета - и коллегами, чтобы объяснить формирование более массивных галактик в нашей Вселенной.
Однако, после построения модели Млечного Пути с использованием данных о составе его звезд, Ногучи пришел к выводу, что наша собственная галактика также пережила две стадии звездообразования. Согласно его исследованиям, историю Млечного Пути можно узнать, посмотрев на элементные составы его звезд, которые являются результатом состава газа, из которого они образовались.
Глядя на звезды в окрестностях Солнца, многие астрономические исследования отмечают, что есть две группы, которые имеют различный химический состав. Один богат элементами, такими как кислород, магний и кремний (альфа-элементы), а другой богат железом. Причиной этой дихотомии была давняя загадка, но модель Ногучи дает возможный ответ.
Согласно этой модели, Млечный Путь начался, когда потоки холодного газа вросли в галактику и привели к образованию звезд первого поколения. Этот газ содержал альфа-элементы в результате короткоживущих сверхновых типа II - когда звезда испытывает коллапс ядра в конце своего жизненного цикла, а затем взрывается, выпуская эти элементы в межгалактическую среду. Это привело к тому, что первое поколение звезд было богато альфа-элементами.
Затем, около 7 миллиардов лет назад, появились ударные волны, которые нагревали газ до высоких температур. Это привело к тому, что холодный газ перестал поступать в нашу галактику, что привело к прекращению образования звезд. Двухмиллиардный период покоя продолжался в нашей галактике. В течение этого времени долгоживущие сверхновые типа Ia, возникающие в двойных системах, в которых белый карлик постепенно откачивает материал от своего спутника, впрыскивали железо в межгалактический газ и изменяли свой элементный состав.
Со временем межгалактический газ начал охлаждаться, испуская излучение, и начал течь обратно в галактику 5 миллиардов лет назад. Это привело ко второму поколению звездообразования, которое включало наше Солнце, которое было богато железом. Хотя в прошлом двухступенчатое формирование предполагало создание гораздо более массивных галактик, Ногучи смог подтвердить, что та же картина применима и к нашему Млечному Пути.
Более того, другие исследования показали, что то же самое может быть в случае с ближайшим соседом Млечного Пути, Галактикой Андромеды. Короче говоря, модель Ногучи предсказывает, что массивные спиральные галактики испытывают разрыв в звездообразовании, тогда как меньшие галактики делают звезды непрерывно.
В будущем наблюдения с помощью существующих телескопов и телескопов следующего поколения, скорее всего, станут дополнительным доказательством этого явления и расскажут нам гораздо больше о формировании галактики. Исходя из этого, астрономы также смогут строить все более точные модели развития нашей Вселенной с течением времени.
