Галактическая археология: новый каталог звезд раскрывает химическую историю Млечного Пути

Всего в Млечном Пути насчитывается около 240 миллиардов звезд, из них в новый каталог попали примерно 20 миллионов карликовых и 5 миллионов гигантских звезд. На данный момент это самое масштабное исследование в области галактической археологии, которая занимается изучением формирования и эволюции звезд и галактик. Его результаты были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Каталог составлен на основании оценок параметров звездной атмосферы: эффективной температуры, классификации светимости и металличности. 

Также в нем предоставляется астрометрическая информация и лучевые скорости для 10% звезд в подборке, а для 18 000 объектов определяется возраст путем сравнения с теоретическими изохронами – изолиниями наступления различных астрономических явлений. 

При составлении каталога использовались фотометрические образцы, полученные с помощью европейского космического телескопа Gaia, расположенного на гало-орбите галактики в 1,5 миллиона километров от Земли. Другим источником информации стал широкоугольный оптический телескоп SkyMapper в Австралии, который исследует небо южного полушария в разных диапазонах – от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного.

Одной из важных особенностей нового каталога стала оценка металличности звезд, то есть содержания в них тяжелых металлов, например, железа. Ранее такие исследования отнимали много времени, ведь для точного определения количества тяжелых металлов в звездах было необходимо получить и проанализировать спектры низкого и среднего разрешения. Но сейчас исследователи применили новый подход на основе точных фотометрических измерений и спектроскопии.

Новый метод позволил ученым измерить расстояние до звезд, особенности их движения и примерный возраст. Также был применен новый подход к измерению их светимости, который позволяет судить о содержании в звездах тяжелых металлов.

Дело в том, что наличие этих элементов в каждой отдельной звезде позволяет отследить, как менялся и обогащался химический состав Млечного Пути от момента Большого взрыва до нашего времени. В комбинации с информацией о расстояниях и движении звезд это дает понять, как формировались разные части Галактики –  древнее бедное металлами гало и более новый и богатый химическими элементами диск.

Наибольший интерес для галактической археологии представляют звезды с низким содержанием металлов, например, те, в которых менее 1% железа в сравнении с Солнцем. Такая малая металличность говорит о том, что это очень древние объекты, появившиеся в нашей галактике в момент ее образования.

Ранее ученым было известно не так много звезд с низкой металличностью, например, в 1980-е гг. было изучено всего 20 подобных объектов. Но в новом каталоге зафиксированы более трех миллионов малометалличных звезд и свыше 500 000 крайне бедных металлами.