Звёздный кризис в Андромеде: почему за 40 млн лет рождаемость звёзд рухнула на 80%

Как «Хаббл» увидел угасание звёзд

Чтобы заглянуть в прошлое, исследователи объединили данные двух грандиозных обзоров «Хаббла»: Панхроматической сокровищницы Андромеды (PHAT) и Панхроматической сокровищницы Южной Андромеды (PHAST) . Они разбили галактику на тысячи «квадратов» размером 300 световых лет по каждой стороне и для каждого участка подсчитали, сколько звёзд родилось в разные эпохи .

Вот как менялась скорость появления новых звёзд:

• ~500 миллионов лет назад: Андромеда формировала звёзды с темпом около одной солнечной массы в год — примерно как наш Млечный Путь сегодня .
• ~40 миллионов лет назад: Всего 40 миллионов лет назад этот темп упал уже вдвое, до 0,5 солнечной массы в год .
• Сегодняшний день: Скорость упала до жалких 0,2 солнечной массы в год — падение на 80% по сравнению с показателем полумиллиардной давности .

Общее замедление за полмиллиарда лет, как считается, вызвано естественным истощением запасов газа в галактике после мощной вспышки звездообразования, произошедшей около 2 миллиардов лет назад. Но резкое ускорение падения за последние 40 миллионов лет — это аномалия, которая требует дополнительного объяснения .

Почему учёные подозревают именно M32

На данный момент связь между M32 и последним резким спадом основана на двух косвенных, но сильных уликах:

• Совпадение во времени: Самое крутое падение скорости звездообразования началось примерно 40 миллионов лет назад. Этот срок как раз совпадает со сценарием недавнего тесного пролёта M32 сквозь диск Андромеды. Такое событие могло гравитационно «размешать» газ — либо нагреть его, не давая сжиматься в новые звёзды, либо просто выбросить часть газа за пределы диска .
• Пространственная картина: Наиболее сильное замедление наблюдается в огромном кольце газа и пыли, окружающем галактику на расстоянии около 32 000 световых лет от центра. Именно в этом кольце раньше и рождались почти все новые звёзды. Такая структура особенно уязвима для гравитационного удара при близкой встрече с массивным спутником .

Ведущий автор исследования, аспирант Вашингтонского университета Тобин Уэйнер, заявил: «Время и место резкого замедления сильно указывают на тесное взаимодействие с M32». Однако он тут же добавляет, что команда пока не обнаружила прямых кинематических или газодинамических следов такого пролёта. Остаётся неясным и сам механизм: то ли M32 «ободрала» газ, то ли нагрела его, то ли создала ударную волну, нарушившую процесс звездообразования .

Самый важный нюанс: астрономы подчёркивают, что это всего лишь «ведущая гипотеза», а не подтверждённое открытие. Второй источник исследования прямо предупреждает: «Астрономам предстоит ещё много работы, чтобы подтвердить эту связь» .

Что нужно, чтобы подтвердить вину M32

Пока не объявлено о запуске специальных миссий для проверки этой гипотезы, но учёные уже знают, какие инструменты и наблюдения помогут поставить точку:

• Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST): Это, пожалуй, самый многообещающий вариант. JWST способен «видеть» сквозь космическую пыль и с гораздо более высоким разрешением, чем «Хаббл», составлять карты температуры, плотности и скорости молекулярного газа во внутреннем диске Андромеды. Детальная карта кинематики газа покажет, нарушал ли M32 её движение. Более того, JWST уже используется для измерения собственного движения M32 относительно Андромеды — это ключ к реконструкции её орбиты .
• Высокоточные измерения собственного движения: Чтобы окончательно доказать, что M32 проходила сквозь диск именно 40 миллионов лет назад, нужно точно знать её трёхмерную орбиту. Продолжающиеся и будущие наблюдения «Хаббла», а позже и космического телескопа «Нэнси Грейс Роман» (Nancy Grace Roman Space Telescope) могут разрешить этот вопрос.
• Будущие спектроскопические обзоры: Подробная спектроскопия отдельных звёзд и газовых облаков в зоне самого резкого спада может выявить «приливные метки»: например, аномальные скорости газа или необычный химический состав, характерный для звёзд M32.

Важное предостережение

Связь между спадом звездообразования и M32 — это не приговор, а сильная, но пока недоказанная гипотеза. Как отмечают астрономы, «крошечная соседняя галактика M32 могла повлиять на один из более спокойных регионов, но для подтверждения этой связи учёным предстоит ещё много работы» . Кроме того, у спада есть и более длинная составляющая (тренд в полмиллиарда лет), которая не связана с M32 и объясняется естественным исчерпанием газа после древней вспышки звездообразования.