Викривлення диска Чумацького Шляху може бути викликано триваючим зіткненням з невеликою галактикою, яка обурює його немов камінь, кинутий у воду.
З кінця 1950-х років астрономи знають, що диск Чумацького шляху, де розташована більшість його зірок, не плоский, а дещо вигнутий, немов поля капелюха франта: вгору з одного боку і вниз з іншого. Протягом багатьох років вони намагалися зрозуміти, що ж викликає цей перекіс. Було запропоновано кілька різних теорій, серед яких найбільш популярними стали вплив міжгалактичного магнітного поля і ефекти гало темної матерії, яка, як очікується, оточує галактику. Якщо велика хмара цієї невидимої матерії має неправильну форму, її гравітація може вигнути галактичний диск.
Однак ключ до розгадки цієї таємниці, можливо, дають дані, нещодавно отримані супутником Гайя (Gaia) Європейського космічного агентства (ESA). Цей супутник здійснює унікальне дослідження більш ніж мільярда зірок нашої галактики. Команда астрономів, що використовує інформацію з другого випуску даних Гайя, що включають високоточні вимірювання положень і швидкостей 1,7 мільярда зірок, склали тривимірну карту Чумацького шляху. Знання швидкостей, з якими рухаються окремі зірки, дозволило їм відтворювати «фільм» з історії Чумацького шляху назад і вперед у часі протягом мільйонів років.
Це все одно, що виміряти швидкість і напрямок руху автомобіля протягом дуже короткого періоду часу, а потім, ґрунтуючись на цих значеннях, намагатися змоделювати минулу і майбутню траєкторію його руху. Якщо ми проведемо такі вимірювання для багатьох автомобілів, то зможемо змоделювати потік руху. Точно так само, вимірюючи видимі рухи мільйонів зірок по небу, ми можемо моделювати великомасштабні процеси, такі, як рух диска галактики.
Проведений дослідниками аналіз показав, що перекіс диска Чумацького шляху з часом змінює свою орієнтацію. Це можна порівняти з качанням вовчка або юли, у якої повертається вісь, змінюючи свій напрямок у просторі. Фізики називають це явище прецесією. Причому швидкість, з якою повертається вигин, набагато більша, ніж очікувалося. Один оборот навколо центру Чумацького шляху він зробить за 600-700 мільйонів років. Відбувається це швидше, ніж показують розрахунки, зроблені на основі впливу міжгалактичного магнітного поля або гало темної матерії.
Це говорить про те, що деформація Чумацького шляху повинна бути викликана чимось іншим, причому дуже потужним. Моделювання показує, що такою причиною може бути триваюче і донині зіткнення з невеликою галактикою. Воно породжує «ряб» на диску Чумацького шляху немов камінь, кинутий у воду.
Дослідники поки ще не знають, яка конкретно галактика викликала цю «ряб» або коли почалося зіткнення. Один з претендентів - Стрілець, карликова галактика, що обертається навколо Чумацького Шляху, яка, як вважають, кілька разів у минулому проривалася через галактичний диск Чумацького Шляху. Останнє зіткнення, ймовірно, мало місце десь 300-900 мільйонів років тому. Астрономи вважають, що Стрілець буде поступово поглинений Чумацьким шляхом. Цей процес вже йде.
Раніше Гайя виявив свідчення зіткнень між Чумацьким шляхом та іншими галактиками в недавньому і далекому минулому, які все ще можна спостерігати на картинах руху великих груп зірок через мільярди років після подій.
Зазначимо, що швидкість повороту вигину нижча, ніж швидкість, з якою самі зірки обертаються навколо центру галактики. Наприклад, наше Сонце робить один оборот навколо нього за 220 мільйонів років. Втім, Сонце знаходиться на відстані 26 000 світлових років від центру галактики, де амплітуда деформації диска дуже мала. Використовувані в роботі вимірювання були зроблені для зовнішніх областей галактичного диска, розташованих на відстані 52 000 світлових років і далі від галактичного центру.
Супутник Гайя працює вже шостий рік і продовжує сканувати небо, а загальноєвропейський консорціум зайнятий обробкою і аналізом даних, які продовжують надходити на Землю. Тепер астрономи всього світу з нетерпінням чекають наступних двох випусків даних Гайя, запланованих на кінець 2020 року і на другу половину 2021 року.
Дослідження опубліковано в журналі Nature Astronomy