Гігантська хвиля рухається через Чумацький Шлях

Наш Чумацький Шлях перебуває в постійному русі: він обертається, хитається, а тепер, як показують нові спостереження, ще й хвилюється. Дані, зібрані космічним телескопом Gaia Європейського космічного агентства, демонструють, що наша галактика не лише обертається та коливається, але й випромінює величезну хвилю, яка рухається назовні від її центру.

Приблизно століття астрономи знають, що зірки Чумацького Шляху обертаються навколо його ядра, а Gaia точно відстежує їхні швидкості та траєкторії. З 1950-х років науковці також визнали, що галактичний диск не є плоским, а викривленим. Потім у 2020 році Gaia виявив, що цей викривлений диск повільно коливається з часом, подібно до руху дзиги.

Тепер дослідники ідентифікували величезну хвилю, що рухається через Чумацький Шлях, впливаючи на зірки за десятки тисяч світлових років від Сонця. Це явище нагадує камінь, кинутий у ставок, де утворені брижі розходяться назовні. Тільки тут брижі складаються із зірок, що простягаються через зовнішні регіони галактики.

Нововиявлена хвиля охоплює величезну ділянку диска, впливаючи на зірки, розташовані приблизно на відстані від 30 000 до 65 000 світлових років від галактичного центру. Для порівняння, сам Чумацький Шлях має діаметр близько 100 000 світлових років.

«Те, що робить це ще більш переконливим, це наша здатність, завдяки Gaia, також вимірювати рухи зірок всередині галактичного диска», каже Елоїза Поджо, астроном з Національного інституту астрофізики в Італії, яка очолила команду науковців, що виявила хвилю.

«Інтригуюча частина полягає не лише у візуальному вигляді хвильової структури у тривимірному просторі, але й у її хвилеподібній поведінці, коли ми аналізуємо рухи зірок всередині неї», додає дослідниця.

Тисячі яскравих зірок на детальній карті Чумацького Шляху від Gaia показують цікаву картину. Червоні ділянки вказують на зірки, розташовані вище викривленої площини, тоді як сині ділянки показують зірки, що лежать нижче неї.

Хоча жоден космічний апарат не може вийти за межі галактики, надзвичайно точні вимірювання Gaia, що охоплюють усі три просторові виміри та три компоненти руху, дозволяють науковцям створювати ці види Чумацького Шляху зверху та збоку.

Вертикальний рух зірок злегка зміщений убік порівняно з патерном їхніх позицій. «Така спостережувана поведінка узгоджується з тим, що ми очікували б від хвилі», пояснює Елоїза.

Вона порівнює це явище з хвилею, яку виконує натовп на стадіоні. Якби ми могли заморозити цей момент у часі, деякі люди стояли б прямо, інші щойно сіли б, а деякі збиралися б встати. Галактичні часові масштаби набагато довші, але принцип подібний.

Елоїза та її команда виявили цей дивовижний рух, ретельно вивчаючи молоді зірки-гіганти та цефеїди. Обидва типи зірок змінюють яскравість у передбачуваний спосіб, що робить їх легкими для спостереження Gaia на великих відстанях.

Оскільки ці зірки, здається, рухаються разом із хвилею, дослідники припускають, що газ у галактичному диску також може брати участь у цьому масштабному русі. Новоутворені зірки могли зберегти інформацію з газу, з якого вони народилися, зберігаючи свого роду пам'ять про хвилю.

Причина величезних коливань галактики все ще невизначена. Одна з можливостей полягає в тому, що Чумацький Шлях пережив минулу зустріч або зіткнення з меншою карликовою галактикою, але для підтвердження цього потрібен подальший аналіз.

Ця нововиявлена велика хвиля також може мати певний зв'язок із меншою хвилястою структурою, відомою як хвиля Редкліффа, яка розташована приблизно за 500 світлових років від Сонця і простягається приблизно на 9000 світлових років.

«Однак хвиля Редкліффа є набагато меншим філаментом і розташована в іншій частині галактичного диска порівняно з хвилею, вивченою в нашій роботі, набагато ближче до Сонця, ніж велика хвиля. Дві хвилі можуть бути пов'язані, а можуть і не бути. Ось чому ми хотіли б провести більше досліджень», додає Елоїза.

«Майбутній четвертий реліз даних від Gaia включатиме ще кращі позиції та рухи для зірок Чумацького Шляху, включаючи змінні зірки, такі як цефеїди. Це допоможе науковцям створювати ще кращі карти і таким чином просувати наше розуміння цих характерних особливостей нашої рідної галактики», каже Йоганнес Зальманн, науковий співробітник проєкту Gaia Європейського космічного агентства.

Дослідження опубліковане в журналі Astronomy.