Загадка замедления Андромеды: что гасит звёздную колыбель?

Благодаря космическому телескопу «Хаббл» астрономы пролили свет на недавнюю главу истории соседней с нашим Млечным Путём галактики — туманности Андромеды.

Используя наблюдения «Хаббла» за звёздами Андромеды, исследовательская группа показала, что скорость образования новых светил в этой спиральной галактике драматически замедлилась за последние 40 миллионов лет. Более того, учёные нашли новые доказательства того, что виновником может быть один из ближайших соседей Андромеды — небольшая галактика M32.

Группа учёных восстановила историю звездообразования, изучив беспрецедентный массив данных. Хотя напрямую увидеть процесс угасания рождаемости звёзд в реальном времени невозможно, анализ «звёздных переписей» позволил астрономам заглянуть в прошлое галактики, словно читая годичные кольца на срезе гигантского космического древа.

«Мы не можем однозначно заявить, что наблюдаем снижение звездообразования именно из-за M32. Но она находится прямо там, и это определённо самый вероятный подозреваемый», — говорит Тобин Уэйнер, аспирант Вашингтонского университета и один из участников исследования.

Из предыдущих работ астрономам, включая Уэйнера, было известно, что около 2 миллиардов лет назад Андромеда пережила всплеск звездообразования (возможно, в результате столкновения с неизвестной галактикой). Они также знали, что с тех пор темпы образования звёзд упали. Однако до сих пор оставалось неясным, насколько быстрым и обвальным было это замедление. Если бы удалось это выяснить, можно было бы заполнить критические пробелы в биографии Андромеды.

Расположенная на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас, Андромеда достаточно близка к Земле, чтобы «Хаббл» мог разрешить её на отдельные звёзды. За последние несколько лет телескоп провёл два масштабных обзора этой галактики. И хотя «Хаббл» способен различить лишь те звёзды в Андромеде, которые ярче нашего Солнца, эти два набора данных всё же позволили Уэйнеру и его коллегам составить каталог из 200 миллионов светил, охватывающий две трети диска Андромеды.

Как только учёные определили параметры орбиты M32 и данные по звёздному населению, они столкнулись с новой загадкой: замедление рождаемости звёзд носило неравномерный, пятнистый характер. Это натолкнуло на мысль, что, помимо внешнего вторжения, в процессе могли участвовать внутренние механизмы удушения звездообразования — например, обратная связь от старых, умирающих звёзд.

Уэйнер и его коллеги разбили это обширное пространство на координатную сетку, где каждая ячейка имела сторону в 300 световых лет. Затем они реконструировали историю каждого квадрата, анализируя цвета его звёзд.

Квадрат, заполненный яркими голубыми звёздами, например, вероятно, пережил бурное звездообразование недавно, поскольку голубые гиганты живут по астрономическим меркам недолго. С другой стороны, если ячейка содержит в основном маленькие, красноватые светила, мы понимаем, что эти звёзды — долгожители и старики, а значит, в этом регионе давно не рождалось новых солнц.

Астрономы восстановили полную повесть угасания. Около 500 миллионов лет назад Андромеда в среднем превращала массу газа и пыли, равную массе нашего Солнца, в новые звёзды ежегодно. Шли миллионы лет, и эта скорость падала. Примерно 40 миллионов лет назад она составляла уже около половины солнечной массы в год. А затем наступило резкое, почти обвальное торможение. Сегодня галактика формирует лишь около одной пятой массы Солнца в год.

Это открытие имеет прямое отношение и к судьбе нашего собственного космического дома. Млечный Путь и Андромеда неумолимо сближаются, и понимание того, как столкновения гасят или, наоборот, провоцируют рождение звёзд, позволит смоделировать сценарий нашего будущего великого слияния.

Крайне любопытно, что торможение звездообразования в Андромеде особенно ярко выражено на одной конкретной стороне галактики, начиная примерно с 60 миллионов лет назад. Астрономам хорошо известно, что именно эта сторона расположена ближе всего к другой галактике — M32.

Учёные уже давно смотрят на M32 с подозрением. Эта карликовая галактика находится всего в 16 000 световых лет от Андромеды (которую формально обозначают как M31) и выглядит как обрубок ядра спиральной галактики, потерявшей свои рукава. Вполне возможно, что перед нами — последствия того самого разрушительного столкновения M32 с её крупной соседкой. Не исключено, хотя пока и не доказано окончательно, что замедление рождаемости звёзд в Андромеде несёт на себе отпечатки этой древней катастрофы.

Возможно, нам не придётся долго ждать новых ответов. Точно так же, как «Хаббл» видит звёзды Андромеды, их увидит и космический телескоп «Нэнси Грейс Роман», запуск которого запланирован на конец августа. В ближайшие годы «Роман» сможет охватить ещё большую часть Андромеды, чем это удалось «Хабблу», и, вероятно, поставит точку в детективной истории о роли M32.

Источники: Оригинальная статья на Space.com: «Hubble reveals dramatic slowdown in star formation in Andromeda, and M32 is the prime suspect». Материалы исследований команды Уэйнера (University of Washington), опубликованные на основе данных Hubble Space Telescope Surveys (PHAT и TREASURE).