Чумацький Шлях міг змінити орієнтацію більш ніж на 90°

Давнє лобове зіткнення

Приблизно 10 мільярдів років тому молодий Чумацький Шлях зіткнувся з карликовою галактикою Gaia-Enceladus-Sausage, яку неформально називають «Гайя-ковбаска». За наявними свідченнями, це був не побіжний проліт, а майже прямий удар .

Команда астронома Кирила Батракова змоделювала подібні події за допомогою проєкту Auriga — набору високороздільних космологічних симуляцій, що відстежують формування галактик, схожих на Чумацький Шлях, упродовж мільярдів років . Дослідники проаналізували 25 таких галактик у симуляціях Auriga .

Моделі показали: після лобового зіткнення галактичний диск може пережити так званий «переворот диска» — поступову зміну площини більш ніж на 90°. Йдеться не про миттєвий поворот, а про тривалий процес, який розгортався протягом мільярдів років .

Розгадка повільного зоряного гало

Цей сценарій може пояснити, чому зоряне гало Чумацького Шляху рухається так повільно. Зоряний диск обертався та змінював орієнтацію всередині значно масивнішого, приблизно сферичного гало темної матерії. Гравітаційна взаємодія між ними передавала кутовий момент і змінювала рух зір у видимій частині галактики .

Зоряне гало складається переважно з давніх зір, багато з яких могли потрапити до Чумацького Шляху після руйнування менших галактик-супутників. Воно зберегло своєрідний «відбиток» давньої взаємодії: його структура була нахилена й піддана гравітаційному моменту, а швидкість обертання виявилася набагато меншою, ніж у диска .

«Проєкт розпочався як дослідження швидкості обертання зоряного гало», — розповів ScienceAlert астроном Кирило Батраков. За його словами, симуляції виявили прямий зв’язок між ранніми масштабними злиттями галактик і повільним обертанням їхніх зоряних гало .

Чи змінилася орбіта Сонця?

Якщо цей сценарій правильний, Сонце та інші зорі Чумацького Шляху колись рухалися галактикою дещо іншими орбітальними площинами. Після поступової перебудови диска їхні траєкторії могли змінитися разом із новою орієнтацією галактики .

Однак для Сонячної системи це не становить жодної небезпеки. Зіткнення відбулося приблизно за 5–6 мільярдів років до появи Сонця та Землі. Отже, воно не могло дестабілізувати нашу планетну систему. Результат лише означає, що нинішній шлях Сонця навколо галактичного центра не такий, яким був би без тієї давньої перебудови .

Темна матерія як невидимий каркас

Найцікавіше значення відкриття може стосуватися темної матерії. Видимий зоряний диск, за сценарієм симуляцій, змінив орієнтацію, тоді як набагато масивніше гало темної матерії залишалося близьким до початкового положення. Таким чином, перебудова світлої частини галактики відбувалася всередині невидимого гравітаційного «каркаса» .

Темна матерія не випромінює, не поглинає і не відбиває світло, тому її вивчають за гравітаційним впливом на зорі, газ і цілі галактики. Повільне обертання та нахил зоряного гало можуть стати додатковими підказками про форму, орієнтацію й стабільність цього невидимого гало .

Цей підхід узгоджується з іншими дослідженнями, у яких нахилене зоряне гало розглядають як інструмент для вивчення геометрії гало темної матерії. Точні вимірювання нахилу та руху зір можуть допомогти астрономам оцінити властивості розподілу темної матерії, які інакше залишалися б недоступними .

Галактика з неспокійним минулим

Сьогодні Чумацький Шлях здається відносно впорядкованою спіральною галактикою. Але його 13,6-мільярдна історія була значно бурхливішою. Зіткнення з Gaia-Enceladus-Sausage вже пов’язували з появою частини зір у центральному балджі та внутрішньому гало. Нові симуляції вказують, що ця подія могла ще й радикально змінити орієнтацію всього галактичного диска .

Отже, незвично повільне обертання зоряного гало може бути не випадковою особливістю, а «пам’яттю» про масштабне зіткнення в молодому Чумацькому Шляху. Водночас це відкриття не свідчить про загрозу для Сонячної системи — воно дає астрономам новий спосіб досліджувати минуле нашої галактики та невидиму темну матерію, що визначає її рух.