Данные космического телескопа Gaia позволили точно оценить возраст звезд субгигантов в нашей Галактике и проследить ее историю. Оказалось, толстый диск Млечного Пути начал формироваться уже 13 миллиардов лет назад — на два миллиарда лет раньше, чем считали ученые.
Ученые из Института астрономии Общества Макса Планка (Германия) объединили данные о яркости и местоположении звезд, собранные космическим телескопом Gaia Европейского космического агентства, и измерения химического состава звезд, полученные китайским телескопом LAMOST. Это позволило точно определить возраст субгигантских звезд Млечного Пути и проследить эволюцию Галактики. Оказалось, некоторые ее части сформировались уже через 0,8 миллиарда лет после Большого взрыва, что на два миллиарда лет раньше, чем считали ученые. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Авторы работы сосредоточились на субгигантских звездах. Термоядерный синтез в их ядрах уже остановился и продолжается только в области вокруг ядра. Субгиганты быстро превращаются в красных гигантов, и их короткая жизнь позволяет достаточно точно определять возраст. Однако это все равно не простая задача, поскольку возраст звезды нельзя измерить напрямую. Его можно лишь рассчитать, сравнив характеристики звезды с компьютерными моделями звездной эволюции.
Молодая Вселенная состояла практически только из водорода и гелия: более тяжелые элементы, в том числе металлы, появились внутри первых звезд и были выброшены в космос в конце их жизни. После этого они оказались внутри следующего поколения звезд. Таким образом, более старые звезды содержат меньше металлов.
Данные LAMOST позволили оценить металличность субгигантов Млечного Пути. Сочетание этой информации с данными о яркости звезд сделало возможным точное определение их возраста. Ранее установить возраст звезды можно было с точностью в 60-80%, то есть ошибка могла достигать миллиарда лет.
Млечный Путь состоит гало и диска. Гало представляет собой сферическую область вокруг диска. Диск разделяется на две части: тонкий и толстый. Первый содержит большинство звезд Млечного Пути. В состав второго входит всего несколько процентов звезд галактики. Он практически в два раза толще тонкого диска, но меньше по радиусу.
Определяя возраст субгигантских звезд в разных частях Млечного Пути, ученые смогли построить временную шкалу эволюции Галактики. И тут их ждало неожиданное открытие. Как выяснилось, формирование Млечного Пути проходило в два этапа. Первый начался всего через 0,8 миллиарда лет после Большого взрыва. В то время в толстом диске начали появляться первые звезды. Вероятно, тогда же сформировались внутренние части гало.
Процесс завершился через два миллиарда лет, когда карликовая галактика Гайя-Колбаса-Энцелад слилась с Млечным Путем. После этого толстый диск продолжил активно формировать звезды, пока газ не был израсходован. Это случилось примерно через шесть миллиардов лет после Большого взрыва. За это время металличность толстого диска выросла более чем в 10 раз. Во время второго этапа формирования Галактики появились тонкий диск и остальная часть гало.
Предыдущие исследования описывали другую историю Млечного Пути. Ученые подозревали, что он существовал еще до слияния с Гайей-Колбасой-Энцеладом, однако полагали, что Галактике не более 11 миллиардов лет.
