Космический телескоп James Webb Space Telescope (JWST), в рамках широких программ наблюдений за далёкими галактиками, позволил астрономам провести наиболее подробную реконструкцию эволюции нашей галактики — Млечного пути. Группа канадских исследователей изучила сотни объектов, внешне напоминающих форму, массу и стадии развития нашей галактики в разные эпохи космической истории, и получила новые, ранее недоступные данные о том, как формировалась галактика, в которой мы живём сегодня.
Почему важно изучать прошлое Млечного пути
Понимание того, как наша галактика формировалась и менялась со временем, важно не только для реконструкции её собственной истории, но и для общей теории эволюции спиральных галактик. До появления Webb астрономы строили модели, основанные на данных относительно близких галактик и на расчётах, но прямые наблюдения аналогов молодого и среднего состояния Млечного пути были затруднены из-за слабого, сильно смещённого в красный диапазон света от таких объектов. Webb благодаря своей высокой чувствительности к инфракрасному излучению может фиксировать слабый свет удалённых галактик, которые мы видим такими, какими они были миллиарды лет назад.
«Близнецы» Млечного пути и их выборка
Для исследования канадские астрономы отобрали 877 галактик, которые по массе и другим свойствам соответствуют тому, как, по ожиданиям, выглядел Млечный путь на разных этапах его эволюции в период от 1,5 до 10 млрд лет после Большого взрыва. Такой подход позволяет построить космическую «хронологию» изменений, наблюдая объекты в разное время истории Вселенной.
Чем дальше объект находится, тем более древний свет от него фиксирует Webb — из-за конечной скорости света мы видим такие галактики такими, какими они были в ранние эпохи Вселенной. Таким образом, галактики с разным смещением к красному спектру действуют как «временные срезы» развития нашей собственной галактики.
Совместные данные Webb и Hubble
Исследователи использовали не только данные Webb, но и изображения из архива телескопа Хаббл. Комбинация данных инфракрасного Webb и видимого света Хаббл позволила создать разрешённые карты распределения звёздной массы и темпов звездообразования (SFR — star-formation rate) для каждого объекта выборки. Это дало учёным информацию о том, где именно внутри галактик уже существовали старые звёзды и где происходило активное формирование новых звёзд в разные эпохи.
Основная закономерность: рост «изнутри наружу»
Анализ показал, что галактики-«близнецы» Млечного пути растут «изнутри наружу». В ранние периоды они имели компактные, плотные центральные области, которые затем постепенно наращивали массу в более удалённых регионах. В дальнейшем внешние области становились основным местом звездообразования, что в конечном итоге привело к формированию характерной спиральной структуры.
Эта внутренняя концентрация массы на ранних этапах и постепенное расширение диска согласуется с теоретическими моделями эволюции подобных галактик, но ранее астрономам не удавалось получить столь крупную статистику и настолько подробное пространственное разрешение распределения звёзд и газа.
Бурное детство галактики
Одним из ключевых выводов исследования является то, что ранняя история Млечного пути была более хаотичной, чем считалось ранее. В самых далеких и древних «близнецах» наблюдаются асимметричные формы, признаки частых взаимодействий и слияний с другими галактиками, а также интенсивные вспышки звездообразования. Эти признаки свидетельствуют о том, что молодые прототипы нашей галактики развивались в условиях, когда столкновения и приток новых газовых облаков были регулярным явлением, а структура ещё не устоялась к организованному диску.
Такие «неупорядоченные» конфигурации свидетельствуют о том, что интенсивные гравитационные взаимодействия, слияния и приток межгалактического газа способствовали бурному росту массы и звёздного населения ранних стадий галактики. С годами эти процессы затухали, диски становились более широкими и стабильными, а галактики — похожими на современный Млечный путь.
Сравнение с компьютерными моделями
Канадские исследователи сопоставили свои наблюдательные результаты с современными компьютерными моделями эволюции галактик. Такие модели рассчитывают, как газ должен распределяться и как быстро должна нарастать масса внешних областей диска. В целом модели подтверждают наблюдаемую «изнутри наружу» эволюцию, но при этом некоторые подробности распределения массы, особенно в центральных областях самых ранних галактик, оказались более выраженными, чем предсказывали симуляции. Это позволяет уточнять теоретические модели, делая их более реалистичными.
Что это меняет в наших представлениях
Полученные результаты дают несколько важных уточнений для астрономии:
- эволюция нашей галактики была далеко не линейной или спокойной, а включала фазы частых взаимодействий и слияний;
- галактика постепенно растёт из центральной области к периферии, что отражает основной механизм распределения масс и формирования диска;
- наблюдения дают значимые ограничения для теоретических моделей формирования галактик, особенно на этапе, когда они переходят от неструктурированных форм к спиральным системам.
Инструментальная роль CANUCS и вклад Канады
Часть данных для этого исследования получена в рамках Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) — наблюдательной программы, использующей инструмент NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph), построенный при участии Канадского космического агентства (CSA), Université de Montréal, National Research Council Herzberg Centre for Astronomy and Astrophysics и партнёров. Программа работает с использованием гравитационного линзирования скоплений галактик, что позволяет наблюдать слабо светящиеся удалённые объекты, которые в противном случае были бы недоступны для исследования.
В ответ на вклад CSA в проект Webb канадские учёные получили значимое время наблюдений, что и позволило провести этот анализ.
Дальнейшие перспективы
Исследователи отмечают, что работа на этом этапе — лишь начало. Следующие шаги включают:
- расширение выборки наблюдаемых галактик;
- изучение ещё более ранних стадий, когда Вселенная имела менее 10 % от текущего возраста;
- уточнение связи между слияниями, притоком газа и фазами звездообразования.
Это позволит не только точнее реконструировать историю Млечного пути, но и обобщить механизмы формирования спиральных галактик во Вселенной.
Заключение
Совместные данные космического телескопа James Webb и телескопа Хаббл, обработанные канадскими астрономами, показали, что Млечный путь прошёл через период бурной, турбулентной эволюции, прежде чем сформироваться в устойчивую спиральную галактику, которую мы наблюдаем сегодня. Этот результат стал возможен благодаря способности Webb наблюдать удалённые объекты с высоким пространственным разрешением и комбинировать эти данные с информацией о форме, массе и распределении звёзд.
В ближайшие годы астрономы планируют углубить эти исследования и получить ещё более полный портрет ранней истории нашей галактики.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
