Заглянув вглубь многолюдного центрального звездного центра Млечного Пути, исследователи Хаббла впервые обнаружили популяцию древних белых карликов — тлеющих остатков некогда ярких звезд, населявших ядро. Обнаружение этих реликвий, наконец, может дать ключ к разгадке того, как была построена наша галактика задолго до образования Земли и Солнца.
Наблюдения представляют собой наиболее глубокое и детальное изучение основной структуры города Галактики — ее обширной центральной выпуклости, которая находится в центре звездного диска в форме блина, где находится наша Солнечная система.Как и любая археологическая реликвия, белые карлики содержат в себе историю ушедшей эпохи.
Они содержат информацию о звездах, существовавших около 12 миллиардов лет назад, которые сгорели и образовали белые карлики. Когда эти угасающие угли когда-то сияющих звезд остывают, они служат часами возрастом в несколько миллиардов лет, которые рассказывают астрономам о новаторских годах Млечного Пути.
Анализ данных телескопа Хаббла подтверждает идею о том, что выпуклость Млечного Пути образовалась первой и что его звездные обитатели родились очень быстро — менее чем примерно за 2 миллиарда лет. Остальной диск галактики, состоящий из звезд второго и третьего поколения, рос в пригородах медленнее, окружая центральную выпуклость, как край гигантского сомбреро.«Важно наблюдать выпуклость Млечного Пути, потому что это единственная выпуклость, которую мы можем изучить подробно», — пояснила Анналиса Каламида из Научного института космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, ведущий автор научной статьи. «Вы можете видеть выпуклости в далеких галактиках, но вы не можете различить очень слабые звезды, такие как белые карлики. Выпуклость Млечного Пути включает почти четверть звездной массы галактики.
Характеристика свойств звезд с выпуклостью может дать важную информацию к пониманию формирования всей галактики Млечный Путь и подобных, более далеких галактик ».Обзор Хаббла также обнаружил в балдже немного больше звезд с малой массой по сравнению с населением диска галактики. «Этот результат предполагает, что окружающая среда в выпуклости могла отличаться от окружающей среды в диске, что привело к другому механизму звездообразования», — сказал Каламида.
Наблюдения были настолько чувствительными, что астрономы также использовали данные, чтобы уловить слабое свечение белых карликов.
Команда основала свои результаты на анализе 70 самых горячих белых карликов, обнаруженных Хабблом в небольшой области выпуклости среди десятков тысяч звезд.Эти звездные реликвии маленькие и чрезвычайно плотные. Они размером с Землю, но в 200 000 раз плотнее.
Чайная ложка материала белых карликов будет весить около 15 тонн. Их крошечный рост делает их настолько тусклыми, что это было бы так же сложно, как искать свет карманного фонарика, находящегося на Луне. Астрономы использовали четкие изображения Хаббла, чтобы отделить звезды балджа от мириад звезд на переднем плане диска нашей галактики, отслеживая их движения во времени.
Команда выполнила эту задачу, проанализировав снимки Хаббла одного и того же поля из 240 000 звезд, снятые с разницей в 10 лет. Длительный промежуток времени позволил астрономам провести очень точные измерения движения звезд и выделить 70 000 звезд с балджами.
Звездные обитатели балджа движутся с другой скоростью, чем звезды в диске, что позволяет астрономам их идентифицировать.Обследованный регион является частью поля поиска внесолнечной планеты в окне затмения в Стрельце (SWEEPS) и находится на расстоянии 26000 световых лет от нас. Необычно чистое от пыли место на небе предлагает вид из замочной скважины на выступ в центре города. Продвинутая камера для обзоров Хаббла проводила наблюдения в 2004 и 2011-2013 годах.
«Сравнивая положение звезд сейчас и 10 лет назад, мы смогли точно измерить движение звезд», — сказал Кайлаш Саху из STScI, руководитель исследования. «Эти движения позволили нам определить, были ли они звездами диска, звездами балджа или звездами гало».Астрономы определили белые карлики, проанализировав цвета звезд балджа и сравнив их с теоретическими моделями. Чрезвычайно горячие белые карлики кажутся более голубыми по сравнению с солнечными звездами.
С возрастом белые карлики становятся холоднее и тусклее, и даже зоркому Хабблу их трудно обнаружить.«Эти 70 белых карликов представляют собой вершину айсберга», — сказал Саху. «По нашим оценкам, общее количество белых карликов составляет около 100 000 на этом крошечном изображении выпуклости с телескопа Хаббла.
Будущие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, позволят нам считать почти все звезды в выпуклости до самых слабых, которые сегодняшние телескопы, даже Хаббл, не могут видеть ».Затем команда планирует увеличить выборку белых карликов, проанализировав другие части поля SWEEPS.
В конечном итоге это должно привести к более точной оценке возраста галактического балджа. Они также могут определить, отличались ли процессы звездообразования в балдже миллиарды лет назад от того, что наблюдали в более молодом диске нашей галактики.
Результаты команды опубликованы в выпуске Astrophysical Journal от 1 сентября 2015 года. Сопутствующая статья появилась в The Astrophysical Journal в 2014 году.