Чтобы лучше понять историю и эволюцию Млечного Пути, астрономы изучают состав газов и металлов, составляющих важную часть нашей галактики. Выделяются три основных элемента: исходный газ, поступающий извне нашей галактики, газ между звездами внутри нашей галактики, обогащенный химическими элементами, и пыль, создаваемая конденсацией металлов, присутствующих в этом газе. До сих пор теоретические модели предполагали, что эти три элемента были однородно распределены по всему Млечному Пути и достигли уровня химического обогащения, подобного атмосфере Солнца, называемого солнечной металличностью.
Однако, группа астрономов из Женевского университета (UNIGE) демонстрирует, что эти газы не так сильно перемешаны, как считалось ранее, что оказывает сильное влияние на нынешнее понимание эволюции галактик. В результате придется модифицировать модели эволюции Млечного Пути. Подробное исследование было опубликовано в журнале Nature.
Галактики состоят из набора звезд и образуются в результате конденсации газа межгалактической среды, состоящей в основном из водорода и небольшого количества гелия. Этот газ не содержит металлов, в отличие от газа в галактиках — в астрономии все химические элементы тяжелее гелия собирательно называются "металлами", хотя они являются атомами в газообразной форме.
Когда звезда, которая достигла конца своей жизни, взрывается, она вытесняет произведенные ею металлы, такие как железо, цинк, углерод и кремний, подавая эти элементы в газ галактики. Затем эти атомы могут конденсироваться в пыль, особенно в более холодных и плотных частях галактики.
Таким образом, среда, из которой состоит Млечный Путь, объединяет металлы, производимые звездами, частицы пыли, которые образовались из этих металлов, а также газы из-за пределов галактики, которые регулярно попадают в нее.
До сих пор теоретические модели считали, что эти три элемента были однородно смешаны и достигли солнечного состава повсюду в нашей галактике с небольшим увеличением металличности в центре, где больше звезд. Ученые решили проверить это с помощью ультрафиолетового спектрографа на космическом телескопе Hubble.
Спектроскопия позволяет разделить свет от звезд по его отдельным цветам или частотам, что-то вроде призмы или радуги. В этом разложенном свете астрономов особенно интересуют линии поглощения. В течение 25 часов группа ученых наблюдала атмосферу 25 звезд с помощью телескопа Hubble и VLT в Чили. С помощью этих спектрографов невозможно подсчитать пыль, даже если она содержит металлы. Поэтому команда разработала новую технику наблюдений. Она включает в себя учет общего состава газа и пыли путем одновременного наблюдения за несколькими элементами, такими как железо, цинк, титан, кремний и кислород.
Благодаря этой технологии двойного наблюдения астрономы обнаружили, что не только среда Млечного Пути неоднородна, но и что некоторые из изученных областей достигают только 10% солнечной металличности. Эти результаты оказывают сильное влияние на наше понимание эволюции галактик и, в частности, нашей собственной. Действительно, металлы играют фундаментальную роль в образовании звезд, космической пыли, молекул и планет. И теперь мы знаем, что новые звезды и планеты могут образовываться сегодня из газов самого разного состава.