Soarele a părăsit centrul galaxiei: cum Calea Lactee a „aruncat” steaua noastră la periferie

Astrofizica modernă revizuiește treptat imaginea obișnuită a originii Sistemului Solar. Din ce în ce mai multe dovezi sugerează că steaua noastră nu este locul unde s-a născut. Cel mai probabil, Soarele s-a format mult mai aproape de centrul galaxiei, iar apoi cu miliarde de ani în urmă a fost aruncat pe o orbită mai îndepărtată ca urmare a unei restructurări gravitaționale la scară largă a Căii Lactee.

Un nou studiu al unei echipe internaționale de astronomi arată că această mișcare nu a fost întâmplătoare. Dimpotrivă, a devenit parte a unui mare proces care a schimbat structura întregii Galaxii.

Unde este Soarele azi

Astăzi Soarele este situat la aproximativ 26 de mii de ani lumină de centrul galactic (aproximativ 8 kiloparsecs). Aceasta este o regiune relativ liniștită a discului galactic – departe de cele mai turbulente regiuni de formare a stelelor.

Cu toate acestea, compoziția chimică a Soarelui ridică întrebări în rândul astrofizicienilor.

În astrofizică, toate elementele mai grele decât heliul sunt numite „metale”. Distribuția lor în discul galactic respectă o anumită regulă: cu cât este mai aproape de centrul galaxiei, cu atât conținutul de elemente grele este mai mare.

Motivul este simplu. Regiunile centrale ale galaxiilor experimentează cicluri intense:

• nașterea stelelor;
• explozii de supernove;
• îmbogăţire interstelar gaz grele elemente.

Ca urmare, regiunile interioare ale galaxiei devin treptat mai metalice.

Acesta este exact profilul chimic al Soarelui. Metalicitatea sa este semnificativ mai mare decât cea tipică pentru regiunea în care se găsește în prezent.

Calculele arată că o stea cu o astfel de compoziție chimică ar fi trebuit să se formeze la aproximativ 5 kiloparsecs de centrul Galaxiei – aproape de două ori mai aproape decât orbita actuală.

Migrația radială a stelelor

Dacă Soarele s-a născut mai aproape de centru, apare o întrebare evidentă: cum a ajuns la periferie?

Astrofizică numit ca proces radial migrație — în mișcare stele prin galactic disc pe nou orbite.

Anterior, se credea că astfel de mișcări apar lent și aleatoriu. Cu toate acestea, noile date arată o imagine mult mai mare.

Cel mai probabil Soarele nu a migrat singur, ci împreună cu un grup imens de stele înrudite.

„Gemenii solari” – cheia trecutului galaxiei

Pentru a reconstrui istoria mișcărilor Soarelui, astronomii caută așa-numiții gemeni solari – stele aproape complet identice cu ale noastre.

Astfel de stele au aceiași parametri fundamentali:

• masa;
• temperatura suprafeței;
• gravitația de suprafață;
• metalicitatea.

Singurul lucru care poate diferi este vârsta.

Dacă colectați mii de astfel de stele și determinați vârsta lor, puteți obține, în esență, o cronologie a evoluției discului galactic.

Multă vreme acest lucru a fost imposibil. Studiile anterioare au lucrat cu doar câteva zeci de candidați.

Telescopul spațial Gaia și o nouă bază de date

Acest lucru s-a schimbat datorită misiunii Gaia a Agenției Spațiale Europene.

Acest telescop spațial creează cel mai precis catalog de stele din galaxia noastră. În noul studiu, astronomii au folosit catalogul său spectroscopic DR3, care conține date despre 5,6 milioane de stele.

Oamenii de știință au folosit un sistem strict de filtrare:

• sisteme duale eliminate;
• stele eliminate cu astrometrie inexactă;
• Au rămas doar obiecte cu spectre sigure.

După aceasta, vârsta fiecărei stele a fost determinată folosind metoda analizei izocrone bayesiene – modele teoretice ale evoluției stelare.

Rezultatul a fost impresionant.

Cercetătorii au întocmit cel mai mare catalog de 6.594 de gemeni solari situati pe o rază de aproximativ 300 de parsecs în jurul Sistemului Solar.

Două explozii de naștere în stele

Când astronomii au trasat distribuția pe vârstă a acestor stele, a apărut ceva neașteptat.

Stelele de pe discul galactic s-au format neuniform. Pe grafic au apărut două vârfuri pronunțate de formare a stelelor.

Primul vârf – acum aproximativ 2 miliarde de ani

Această creștere este în acord cu studiile anterioare. Este asociat cu interacțiunea dintre Calea Lactee și galaxia pitică din Săgetător.

Când această galaxie a traversat planul discului Căii Lactee, gravitația ei a comprimat norii de gaz interstelar.

Rezultatul a fost un val de naștere masivă de noi stele.

Doilea vârf — 4–6 miliarde ani spate

A doua creștere s-a dovedit a fi mult mai importantă.

A avut loc acum 4-6 miliarde de ani și în această perioadă s-a format Soarele (4,6 miliarde de ani).

Un alt lucru este interesant: în vecinătatea Sistemului Solar s-a dovedit a fi un număr imens de stele de aceeași vârstă și cu aceeași metalitate.

Aceasta înseamnă că s-au născut în aceeași regiune a galaxiei, dar mai târziu s-au mutat împreună pe noi orbite.

Misterul Galaxy Bar

Dar aici apare o problemă serioasă.

În centrul Căii Lactee există o structură mare – un bar galactic. Acesta este un pod alungit de stele și gaz care trece prin centrul galaxiei.

Creează o regiune gravitațională specială – o rază de corotație de aproximativ 6 kiloparsecs de centru.

Această zonă acționează ca o barieră dinamică.

Conform legilor mecanicii orbitale: stelele născute în interiorul barierei sunt practic incapabile să se deplaseze pe orbitele exterioare.

Modelele numerice arată că probabilitatea unei astfel de tranziții este mai mică de 1%.

Dar catalogul Solar Twins arată contrariul. Mii de stele, inclusiv Soarele, au trecut cumva această barieră.

Când galaxia s-a schimbat

Autorii studiului oferă o explicație.

În opinia lor, acum aproximativ 5 miliarde de ani, bara galactică în sine încă se forma.

În această perioadă au avut loc două procese cheie.

Formarea de stele în masă

Formarea barei a făcut ca gazul să se compacteze în discul interior. Acest lucru a dus la un val uriaș de naștere de noi stele.

Atunci au apărut Soarele și mii de „gemeni” săi.

Rezonanțe gravitaționale

Din moment ce barul tocmai se forma, câmpul său gravitațional era instabil.

În discul galactic au apărut rezonanțe puternice, care:

• a schimbat momentul unghiular al stelelor;
• și-au deplasat orbitele;
• au fost aruncate pe distante mari.

În acest fel, stele tinere s-ar putea muta rapid din centru spre periferia galaxiei.

Miliarde de ani de călătorii în spațiu

Se pare că sistemul solar este un migrant în propria galaxie.

Trăim într-o regiune care nu este casa Soarelui, dar a fost atinsă printr-o veche catastrofă gravitațională.

Cu alte cuvinte, Soarele nostru face parte dintr-un „val de stele” uriaș ejectat din regiunile interioare ale galaxiei în timpul erei restructurării sale structurale.

De ce este acest lucru important

Această descoperire ne schimbă înțelegerea istoriei galaxiei noastre.

Arată:

• formarea structurilor galactice afectează direct orbitele stelelor;
• discul galactic se amestecă constant;
• stelele pot călători mii de ani lumină prin galaxie.

Aceasta înseamnă că condițiile pentru apariția sistemelor planetare se pot schimba odată cu acestea.

Poate că atunci când s-a născut Soarele, a fost înconjurat de un mediu galactic complet diferit – mai dens, mai bogat în elemente grele și mult mai dinamic.

Și doar miliarde de ani mai târziu, steaua noastră a ajuns într-un colț liniștit al Galaxiei, unde astăzi se învârte în jurul centrului Căii Lactee, purtând cu ea planete, inclusiv Pământul.