Китайские астрономы обнаружили сложные волновые колебания внутри диска Млечного Пути

Наша Галактика, которую человечество изучает на протяжении столетий, продолжает преподносить сюрпризы. Китайские астрономы, объединив данные наземного телескопа LAMOST и орбитальной обсерватории GAIA, нашли убедительные свидетельства того, что внутри диска Млечного Пути существует не одна, а сразу несколько волновых колебаний. Эти колебания породили сложно устроенные складки в структуре Галактики, природа которых остаётся загадкой для исследователей. Результаты работы опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Astronomy.

Долгое время астрономы предполагали, что диск Млечного Пути обладает относительно плоской формой, подобно тонкому блину, в котором сосредоточено большинство звёзд нашей Галактики. Однако в 2015 году эта устоявшаяся картина была разрушена. Анализируя снимки, полученные в рамках обзора неба SDSS, учёные обнаружили, что наша Галактика по форме напоминает покрытую волнами поверхность моря или разжатую гармошку. Последующие наблюдения подтвердили наличие этих волн, но между разными исследованиями возникали разночтения, порождавшие массу дискуссий о том, как именно выглядят эти колебания и сколько их на самом деле.

Для разрешения этих споров группа китайских учёных под руководством научного сотрудника Национальных астрономических обсерваторий КНР в Пекине разработала трёхмерную модель диска Галактики. В основу модели легли данные, полученные от двух мощных инструментов. Наземный телескоп LAMOST, расположенный в Китае, предоставил снимки и спектры более чем 516 тысяч звёзд. Орбитальная обсерватория GAIA, запущенная Европейским космическим агентством, добавила к этим данным точнейшие координаты 7,3 миллиона светил. Такое объединение информации позволило создать модель небывалой точности.

Используя эту модель, учёные вычислили скорости движения звёзд в разных регионах диска и попытались математически воспроизвести их поведение. Расчёты подтвердили волнообразную форму диска, однако на этом сюрпризы не закончились. Модель указала на существование как минимум двух различных колебаний, направленных в противоположные стороны. Одно из них движется от центра Млечного Пути в сторону его периферии, словно расходящиеся круги на воде. Второе, напротив, направляется от окраин Галактики к её ядру.

Взаимодействие этих двух волн особым образом влияет на скорости движения звёзд вокруг центра Млечного Пути, а также на их распределение и плотность в разных регионах Галактики. Именно это взаимодействие порождает характерные различия в облике внутренней и внешней части диска — те самые складки и волны, которые астрономы наблюдают в телескопы.

Что именно породило эти колебания, учёные пока не могут сказать с уверенностью. Они рассматривают две основные гипотезы. Первая связывает возникновение волн с процессами, происходящими внутри так называемой перемычки — самой плотной части ядра Млечного Пути, которая представляет собой вытянутую структуру из звёзд и газа. Вторая гипотеза предполагает, что волны могли возникнуть в результате гравитационных взаимодействий нашей Галактики с внешними объектами — возможно, с карликовыми галактиками-спутниками или даже с тёмной материей, проходящей через диск.

Для того чтобы окончательно разрешить этот вопрос, астрономам потребуются новые наблюдения. Следующие поколения спектроскопических обзоров, такие как проекты DESI и PFS, обладающие высоким разрешением, помогут более детально изучить волнообразные структуры и существенно сузить круг кандидатов на роль их прародителей.

Открытие китайских астрономов — важный шаг в понимании устройства нашей Галактики. Оно показывает, что Млечный Путь, который мы привыкли считать хорошо изученным, всё ещё хранит тайны. Сложная система волн и складок в его диске говорит о том, что процессы формирования и эволюции Галактики были гораздо более динамичными и многогранными, чем предполагалось ранее. И, возможно, разгадка природы этих колебаний приблизит нас к пониманию того, как устроена не только наша Галактика, но и вся Вселенная в целом.