Млечный Путь перевернулся на 90 градусов — и увлек за собой Солнечную систему

Спиральный диск Млечного Пути, возможно, перевернулся на 90 градусов, что, в свою очередь, изменило орбиту Солнечной системы вокруг центра галактики.

Спиральные галактики, такие как Млечный Путь, имеют два основных видимых структурных компонента: диск, в котором сосредоточена большая часть звезд, газа и центральная черная дыра, и более диффузное гало из старых звезд, окутывающее диск.

Однако звездное гало Млечного Пути всегда было своего рода аномалией. Миссия Gaia Европейского космического агентства измерила движение звезд гало и обнаружила, что они вращаются медленно по сравнению с веществом внутри спирального диска. Теперь суперкомпьютерные модели под руководством Кирилла Батракова из Даремского университета показали, что вызывает этот феномен: слияния галактик и опрокидывание спиральных дисков.

В своих симуляциях Батраков и его коллеги отслеживали эволюцию 25 галактик, похожих на Млечный Путь, на протяжении миллиардов лет. Они обнаружили, что те из них, у которых были медленно вращающиеся гало, также пережили лобовые слияния с другими галактиками и в какой-то момент испытали переворот диска.

«Мы уже знаем, что в прошлом Млечный Путь пережил массивное лобовое столкновение с галактикой, известной как Gaia-Sausage-Enceladus, — сказал Батраков. — Поэтому мы считаем, что диск Млечного Пути, вероятно, перевернулся в прошлом».

Gaia-Sausage-Enceladus была карликовой галактикой с массой более чем в 10 миллиардов раз превышающей массу нашего Солнца, которая врезалась в Млечный Путь от 8 до 11 миллиардов лет назад. Свидетельства этого столкновения также были найдены в измерениях движений звезд, выполненных Gaia. Странное название столкнувшейся галактики отчасти связано с тем, что, разрываемая гравитацией Млечного Пути на части, ее звезды были направлены в сильно вытянутые, похожие на сосиски потоки, которые наша галактика включила в свое гало.

Это столкновение стало последним крупным ударом, который пережила наша галактика Млечный Путь, но, возможно, не последним крупным событием, которое она испытала. Судя по всему, в какой-то момент диск Млечного Пути также перевернулся, но что послужило причиной — неясно. Примечательно и то, что симуляции показали: галактики, чьи диски переворачивались, не всегда переживали слияние.

«Мы полагаем, что, возможно, существуют различные механизмы, вызывающие перевороты дисков, — сказал Батраков — На данный момент мы не уверены, какой именно сценарий применим конкретно к Млечному Пути, и требуется дальнейшее исследование точной механики переворотов дисков».

Как переворот диска повлиял на Солнце

Оба механизма — слияние и переворот — вносят вклад в замедление вращения гало. При лобовом слиянии множество звезд галактики Gaia-Sausage-Enceladus выбрасывается в гало, но по траекториям, сильно не совпадающим с диском. Поэтому относительно диска они коллективно вращаются медленнее.

Переворот диска приводит к похожей ситуации. В симуляциях переворот измеряется относительно пространства вокруг галактики, но по мере изменения ориентации диска относительно гало, гало не переориентируется мгновенно и не спешит синхронизировать свое вращение с диском. Следовательно, это рассогласование приводит к тому, что гало обладает менее когерентным вращением относительно новой ориентации диска.

Если переворот диска произошел в течение жизни Солнечной системы, это могло повлиять на нашу собственную орбиту вокруг галактического центра.

«Переворот диска означает, что большинство звезд Млечного Пути когда-то двигались по совершенно иным траекториям, чем сегодня, — возможно, даже наше Солнце. Это значит, что наше "стабильное" место в галактике, возможно, не было таким уж стабильным на протяжении всей жизни Солнечной системы», — сказал Батраков.

Многое из того, что мы понимаем о других галактиках, проистекает из нашего знания о Млечном Пути и его истории. «Обнаружение того, что его диск перевернулся, добавляет новую главу в эту историю, которую мы должны учитывать, помещая Млечный Путь в более широкий контекст других галактик, — отметил Батраков, признавая, насколько невероятно, что мы можем восстановить эту историю с помощью тщательных наблюдений спустя миллиарды лет после случившегося. — Больше всего меня восхищает то, что эту сложную историю можно реконструировать только на основе современных наблюдений».

Батраков представил свою работу на Национальном астрономическом собрании Королевского астрономического общества, проходившем в Бирмингемском университете с 20 по 24 июля.

При подготовке статьи использованы материалы Space.com, заявления Кирилла Батракова (Даремский университет), данные миссии Gaia (ESA), а также доклады Королевского астрономического общества.