До сих пор теоретические модели предполагали, что эти три вида газов были однородно перемешаны по всему Млечному Пути и достигли уровня химического обогащения, подобного солнечной атмосфере, называемого солнечной металличностью. Сегодня группа астрономов из Женевского университета (UNIGE) демонстрирует, что эти газы не так сильно перемешаны, как считалось ранее, что оказывает сильное влияние на нынешнее понимание эволюции галактик. В результате придется модифицировать моделирование эволюции Млечного Пути. Эти результаты можно прочитать в журнале Nature .
Галактики состоят из набора звезд и образуются в результате конденсации газа межгалактической среды, состоящей в основном из водорода и небольшого количества гелия. Этот газ не содержит металлов, в отличие от газа в галактиках - в астрономии все химические элементы тяжелее гелия коллективно называются металлами, хотя они являются атомами в газообразной форме.
"Галактики питаются" девственным "газом, который попадает извне, что омолаживает их и дает возможность новым звездам.", - объясняет Анналиса Де Киа, профессор кафедры астрономии научного факультета UNIGE и первый автор исследования. В то же время звезды сжигают водород, из которого они состоят, на протяжении всей своей жизни и образуют другие элементы посредством нуклеосинтеза. Когда звезда, срок жизни которой подошел к концу, взрывается, она вытесняет произведенные ею металлы, такие как железо, цинк, углерод и кремний, подавая эти элементы в газ галактики. Затем эти атомы могут конденсироваться в пыль, особенно в более холодных и плотных частях галактики ». Изначально, когда образовался Млечный Путь, более 10 миллиардов лет назад, в нем не было металлов. Затем звезды постепенно обогащали окружающую среду производимыми металлами », - продолжает исследователь.
Таким образом, среда, из которой состоит Млечный Путь, объединяет металлы, производимые звездами, частицы пыли, которые образовались из этих металлов, а также газы из-за пределов галактики, которые регулярно попадают в нее. «До сих пор теоретические модели считали, что эти три элемента были однородно перемешаны и достигли солнечного состава повсюду в нашей галактике с небольшим увеличением металличности в центре, где больше звезд», - объясняет Патрик Петижан, исследователь из Institut d'Astrophysique de Paris, Университет Сорбонны. «Мы хотели подробно наблюдать это с помощью ультрафиолетового спектрографа на космическом телескопе Хаббла».
Спектроскопия позволяет разделить свет от звезд по его отдельным цветам или частотам, что-то вроде призмы или радуги. В этом разложенном свете астрономов особенно интересуют линии поглощения: «Когда мы наблюдаем звезду, металлы, составляющие газ между звездой и нами, поглощают очень небольшую часть света характерным образом с определенной частотой, что позволяет нам не только идентифицировать их присутствие, но и сказать, какой это металл и в каком количестве », - заявил ученый.
В течение 25 часов группа ученых наблюдала атмосферу 25 звезд с помощью телескопа Хаббл и большого телескопа (VLT) в Чили. С помощью этих спектрографов невозможно подсчитать пыль, даже если она содержит металлы. Поэтому команда Анналисы Де Киа разработала новую технику наблюдений. «Это включает в себя учет общего состава газа и пыли путем одновременного наблюдения за несколькими элементами, такими как железо, цинк, титан, кремний и кислород», - объясняет исследователь из Женевы. «Затем мы можем отследить количество металлов, присутствующих в пыли, и добавить его к количеству, уже определенному предыдущими наблюдениями, чтобы получить общее количество».
Благодаря этой технологии двойного наблюдения астрономы обнаружили, что не только среда Млечного Пути неоднородна, но и что некоторые из изученных областей достигают только 10% солнечной металличности. «Это открытие играет ключевую роль в разработке теоретических моделей образования и эволюции галактик», - говорит Йенс-Кристиан Крогагер, исследователь из отдела астрономии UNIGE. «С этого момента нам нужно будет улучшить моделирование, увеличив разрешение, чтобы мы могли учесть эти изменения металличности в разных местах Млечного Пути».
Эти результаты оказывают сильное влияние на наше понимание эволюции галактик и, в частности, нашей собственной. Действительно, металлы играют фундаментальную роль в образовании звезд, космической пыли, молекул и планет. И теперь мы знаем, что новые звезды и планеты могут образовываться сегодня из газов самого разного состава.
