Астрономы впервые смогли восстановить полную 12-миллиардную историю развития галактики за пределами Млечного Пути. В основе метода — измерение концентрации кислорода в ионизированном межзвёздном газе (плазме).
Команда под руководством Лизы Кьюли из Гарвардского центра астрофизики изучила галактику NGC 1365 («Большая спиральная галактика с перемычкой»), расположенная в созвездии Печи примерно в 56 миллионах световых лет от Земли. Галактика повёрнута к нам «лицом», что и позволило получить детальную карту её химического состава.
Учёные взяли данные из проекта TYPHOON (исследование по съёмке и анализу света от галактик, чтобы узнать — какие вещества входят в состав их газа). Снимки были сделаны на телескопе Ирене дю Пон в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Астрономы изучили и систематизировали полученные изображения. В результате они смогли создать самую подробную химическую карту галактики за пределами нашего Млечного пути (места, где мы живем в масштабе Вселенной).
Молодые горячие звёзды излучают мощный ультрафиолет, который ионизирует окружающий газ. Каждый элемент (кислород, азот, водород) светится на строго определённых длинах волн. Кислород особенно ценен: он производится внутри звёзд и выбрасывается в пространство при взрывах сверхновых (коллапс массивной звезды в конце её жизни).
Чем дольше в какой-то области галактики шло звездообразование, тем больше там накопилось кислорода. Центр NGC 1365 богат им. Значит, там звёзды появлялись давно и в большом количестве. Внешние рукава беднее. Они формировались позже, захватывая «свежий» газ из столкновений с карликовыми галактиками.
По сути, распределение кислорода — это годовые кольца дерева, только вместо ствола растения — галактика размером в сотни тысяч световых лет.
Полученную карту сравнили с базой проекта IllustrisTNG — крупнейшего компьютерного симулятора формирования галактик, который моделирует эволюцию от Большого взрыва до наших дней. Из примерно 20 000 смоделированных галактик нашлась одна, почти идеально совпавшая с NGC 1365.
Картина оказалась следующей: центральная область сформировалась 11,9–12,5 миллиарда лет назад — то есть уже через 1–2 миллиарда лет после Большого взрыва. Внешний диск нарастал постепенно через многократные столкновения с карликовыми галактиками. Спиральные рукава появились относительно недавно (5,9–8,6 миллиарда лет назад) подпитываясь захваченным газом и звёздами.
Но зачем исследовать чужую галактику? NGC 1365 структурно похожа на Млечный Путь — тоже спираль с перемычкой (баром — плотной полосой звёзд через центр). Это делает её природной моделью для понимания истории нашего собственного галактического дома, который изнутри изучать крайне неудобно: мы находимся внутри него и не можем оценить «картинку» снаружи.
Если метод сработает и для других спиральных галактик, можно будет понять, типична ли история Млечного Пути или наша «домашняя» галактика является исключением. А заодно — точнее предсказать, что произойдёт при ее столкновении с галактикой Андромеды примерно через 4,5 миллиарда лет. Это все поможет понять как сформировался наш Млечный Путь, что Солнце, Землю и человечество ждет дальше.
