Российский астроном вычислил угол закрутки Галактики

Впервые удалось с высокой точностью определить угол закрутки рукавов нашей галактики Млечный Путь. Согласно расчетам заведующего Лабораторией динамики Галактики Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН, д.ф.-м.н. Вадима Бобылева, спиральная структура нашей галактики закручиваются под углом –12°.

Строение далеких галактик известно нам лучше, чем структура галактики Млечный Путь, в которой мы живем. Проблема в том, что Солнечная система расположена в плоскости галактического диска, что не позволяет взглянуть на структуру Млечного Пути со стороны. Мы видим Галактику с ребра, причем глядя изнутри этого ребра (см. рисунок выше).

Тем не менее изучению спиральной структуры нашей Галактики с использованием различных методов посвящено огромное количество публикаций. В качестве индикаторов спиральной структуры используются различные звезды, звездные скопления, водородные облака, облака межзвездной пыли, области звездообразования, источники мазерного излучения и др. Однако до сих пор не существует общепринятой модели глобальной спиральной структуры Млечного Пути. Теоретики обычно используют простейшую модель логарифмической спирали с двумя рукавами и углом их закрутки 5-7°. Однако высокоточные современные данные наблюдений говорят, скорее, о четырехрукавной модели с углом закрутки 10–14°.

Рис. 1. Структура галактики Млечный Путь, как она сегодня видится астрономам. Отчет системы координат ведется от Солнца, расположенного на расстоянии приблизительно 8 килопарсек (кпк) от центра Галактики (1 килопарсек равен 3261,5 световым годам). Выделяются несколько спиральных рукавов с более плотной концентрацией вещества и, следовательно, с более интенсивным звездообразованием. Наше Солнце расположено в так называемом рукаве Ориона, который именуют также Местным рукавом. Он не является частью глобальной структуры Галактики и находится между рукавами Персея и Стрельца.

Возможность уточнить структуру Галактики появилась благодаря новым данным наблюдений, в частности – каталогу цефеид, составленному по результатам программы OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), польско-американского астрономического проекта по изучению темной материи при помощи метода гравитационного микролинзирования. Цефеиды – пульсирующие звезды, названные по δ Цефея. Они являются желтыми гигантами или сверхгигантами и отличаются хорошо изученной зависимостью светимости от периода пульсаций. Благодаря этому цефеиды используются как «стандартные свечи», по которым определяются расстояния до удаленных объектов во Вселенной. По данным каталога в 2019 году были вычислены расстояния до 2214 цефеид.

Рис. 2. Распределение цефеид на галактической плоскости XY. Положение Солнца отмечено желтым кружком. GC обозначает центр Галактики. Показан условный четырехрукавный спиральный узор: I – рукав Щита, II – рукав Стрельца, III – рукав Персея и IV – Внешний рукав.

Однако распределение цефеид в проекции на галактическую плоскость XY очень сильно различается в зависимости от возраста звезд. Поэтому в расчет не принимались цефеиды моложе 80 млн и старше 300 млн лет. Кроме того, оказалось, что нет возможности надежно выделить достаточное количество цефеид, принадлежащих рукавам Персея и Щита, поэтому определялись геометрические характеристики лишь двух спиральных рукавов – Стрельца и Внешнего рукава.

В итоге для уточнения геометрических характеристик рукава Стрельца были отобраны 269 цефеид. По ним получены оценка угла закрутки спирального узора i = –11,9 ± 0,2° и положение центра этого рукава на оси центр Галактики–Солнце a₀ = 7,32 ± 0,05 кпк. Во Внешнем рукаве отобраны 343 цефеиды, по которым найдены i = –11,5 ± 0,5° и a₀ = 12,89 ± 0,06 кпк.

Следует отметить, что наибольший интерес в этом исследовании представляют параметры Внешнего рукава, так как впервые они получены с высокой точностью по большой выборке звезд с надежными оценками расстояний. Придерживаясь модели глобального спирального узора в Галактике с одним значением угла закрутки для всех рукавов, можно заключить, что значение этого угла близко к –12°.

Подробнее см. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЬНОГО УЗОРА В ГАЛАКТИКЕ ПО ВЫБОРКЕ КЛАССИЧЕСКИХ ЦЕФЕИД, В. В. Бобылев, ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2022, том 48, № 2, с. 138-150.

Редакция сайта РАН