Иногда может показаться, что за последние несколько лет жизнь на Земле приняла несколько причудливых поворотов, но если это поможет вам почувствовать себя лучше, то дело не только в нас. В действительности, вся галактика изогнулась - в буквальном смысле этого слова. Астрономы создали новую 3D-карту галактики Млечный Путь и в новой работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, показали, что галактика в целом имеет искривленную структуру, постепенно закручиваясь в спираль.
Это не самый большой сюрприз. На протяжении десятилетий астрономы наблюдали закручивание водородного газа в дальних частях галактики. Но поскольку этот газовый слой простирается так далеко, никогда не было ясно, проявляют ли отдельные звездные тела в галактике такой же тип искривления, и существует ли последовательное искривление во всем Млечном Пути.
Эта новая 3D-карта даже не была предназначена для того, чтобы проследить искривление галактики. "В большинстве случаев наука происходит случайно", - говорит Ричард де Грийс, астроном из Университета Маккуори в Сиднее и соавтор нового исследования. Именно его бывший аспирант, ведущий автор исследования Сяодянь Чен, ныне работающий в Национальных астрономических обсерваториях Китайской академии наук, ранее собрал большую коллекцию наблюдений за более чем 50 000 звезд в галактике, особенно в инфракрасном диапазоне. Чен решил использовать наблюдения за Цефеидами - классом молодых, ярких, пульсирующих звезд - для того, чтобы попытаться очертить форму Млечного Пути.
Цефеиды особенно полезны для любого астрономического исследования, требующего проследить расстояние в космическом пространстве. Они показывают периодические изменения яркости с течением времени, и измерение циклов этой яркости позволяет определить расстояние между двумя точками с невероятной точностью. А поскольку пыль и газ не поглощают большую часть света на длинных волнах, астрономы используют инфракрасное излучение для изучения этих циклов.
В конечном итоге, команда получила 1 339 наблюдений Цефеид, сделанных с помощью широкопольного инфракрасного исследовательского аппарата НАСА, охватывающих большую часть Млечного Пути. "Мы знали их положение на небе и расстояние до них - это означает, что у вас есть трехмерное распределение", - говорит де Грийс. "Просто построив график в зависимости от расстояния до Солнца, мы смогли увидеть форму Млечного Пути, ограниченную Цефеидами".
Поскольку у нас нет телескопа, расположенного за пределами Млечного Пути, нам приходится определять его форму изнутри; де Грийс и команда сравнивают этот метод с попыткой определить форму Австралии по саду в Сиднее или форму Китая по парку в Пекине. Гораздо проще определить форму практически любой вещи, если вы можете посмотреть на нее со стороны.
Обычно искривленная форма галактики вызвана нестабильностью на краю диска, где гравитационные силы галактики слабее и объекты более склонны к изгибанию и скручиванию. Это обычное явление для спиральных галактик.
И хотя искривление галактики не является новым открытием, Елена Д'Онхиа, астроном из Висконсинского университета, не принимавшая участия в исследовании, считает интересным то, как команда воспользовалась Цефеидами при создании новой галактической карты, которая может характеризовать искривление с довольно высокой точностью.
Д'Онхиа, однако, отмечает, что происхождение искривления все еще нуждается в более подробном объяснении, тем более что водородный газ все еще кажется более жестким, чем звезды. "Это может быть вызвано вращательным моментом, создаваемым крупной галактикой-спутником, такой как Большое Магелланово Облако, или карликовой галактикой Стрелец, которая не так давно столкнулась с диском Млечного Пути", - говорит она. "Это может быть и крутящий момент от внутреннего диска, как утверждают авторы. [Они] не очень-то исследуют различные способы генерации искривления по сравнению с данными".
Тем не менее, есть несколько больших астрономических вопросов, которые эти находки должны помочь решить, особенно когда речь идет о темной материи. Считается, что около 85 процентов Вселенной состоит из темной материи. Мы не можем наблюдать ее непосредственно, но ее присутствие подразумевается, поскольку она гравитационно влияет на движение других небесных структур, кружащихся в космическом пространстве. "Мы знаем, что она нужна нам для объяснения движения звезд в Млечном Пути", - говорит де Грийс. Понимание формы Млечного Пути означает, что мы можем лучше понять, где в галактике находится эта темная материя".
Полученные результаты также должны помочь миссии Gaia Европейского космического агентства, в задачи которой входит наблюдение за примерно миллиардом астрономических объектов (около одного процента галактики Млечный Путь). Новая карта может дать проекту Gaia эталон, с которым можно сравнивать результаты измерений по мере их поступления.
И не стоит забывать, что каталог Чена из 50 000 объектов созрел для более тщательного анализа, чтобы раскрыть еще больше тайн Млечного Пути. "Мы еще многое можем сделать с этим и продолжить изучение данных", - говорит де Грийс.