У самому центрі Чумацького Шляху, в області балджа — щільного сферичного скупчення старих зірок, — ховається об'єкт Terzan 5. Його відкрив астроном Ажоп Терзан у 1968 році, і майже пів століття цей об'єкт вважали звичайним кулястим скупченням: групою зірок, що народилися одночасно з єдиної хмари газу мільярди років тому.
Нове дослідження, засноване на спостереженнях телескопів Webb і Hubble, показує, що Terzan 5 — щось значно рідкісніше. Це не просто скупчення, а вцілілий уламок первісної Галактики, який зберіг свою окремішність попри мільярди років формування балджа навколо нього.
Два телескопи для однієї загадки
Terzan 5 розташований у ділянці неба, густо забитій зірками і закритій пилом. Саме тому детально роздивитися його довго не вдавалося.
Webb працює в інфрачервоному діапазоні, тож зміг «пробити» цей пил і зафіксувати навіть тьмяні зірки скупчення. Це дозволило команді виміряти колір і яскравість практично кожної зірки в полі зору — і власне членів Terzan 5, і випадкових зірок балджа на передньому плані.
Щоб відділити одні від інших, знадобився Hubble. Його знімки цієї ділянки робили протягом 12 років, і за цей час astronomen змогли зафіксувати мікроскопічні зміщення зірок на небі — так званий власний рух. Зірки, що рухаються разом як єдине ціле, і є справжніми членами скупчення.
Чотири покоління замість одного
Класичне кулясте скупчення має одне покоління зірок — усі вони народилися приблизно одночасно і мають подібний вік. У Terzan 5 усе інакше.
Ще у 2009 році астрономи виявили тут дві різні популяції зірок. У 2016-му Hubble оцінив їхній вік: одна група сформувалася близько 12 мільярдів років тому, коли сам Чумацький Шлях лише збирався докупи, інша — близько 5 мільярдів років тому.
Нові дані від Webb у поєднанні з архівом Hubble дозволили уточнити ці цифри і знайти ще два покоління. Тепер відомо про чотири епізоди зореутворення: 12,5, 4,7, 3,8 і 2,5 мільярда років тому.
Наявність лише двох поколінь ще можна було б пояснити зіткненням скупчення з іншою хмарою газу, яке спричинило другу хвилю народження зірок. Але чотири окремі покоління такий сценарій виключають.
Webb's new near-infrared observations, cross-referenced with Hubble's archival observations, have given us a much clearer picture of the history of Terzan 5.Giorgia Zullo, Університет Болоньї
Чому газ не розлетівся
Питання в тому, звідки Terzan 5 щоразу брав сировину для нових зірок. Коли масивні зірки вибухають як наднові, вони викидають у простір важкі елементи разом із рештками газу і пилу. У більшості скупчень цей матеріал просто розсіюється — вибухи наднових мають достатньо енергії, щоб виштовхнути його за межі системи.
Terzan 5 виявився достатньо масивним, щоб утримати цей матеріал гравітацією. Викинутий наднові газ не покидав скупчення, а ставав будівельним матеріалом для наступних поколінь зірок. Спостереження хімічного складу зірок, зроблені обсерваторіями Кека і VLT, підтверджують: кожне покоління містить дедалі більше важких елементів — фактично це «викопний літопис» послідовного збагачення речовини вибухами наднових.
Реліктовий фрагмент балджа
За сучасними уявленнями, балджі галактик формувалися з окремих згустків газу, що народжувалися в дисках молодих галактик, мігрували до центру і там зливалися між собою. Більшість таких згустків розчинилися в цьому процесі, перемішавшись у єдину структуру балджа.
Terzan 5 — виняток. Він зберіг достатню масу і цілісність, щоб не злитися з рештою і дійти до нашого часу практично в первісному вигляді. Астрономи запропонували для таких об'єктів окрему назву — «реліктовий фрагмент балджа» (bulge fossil fragment).
Наразі відомий лише один інший подібний об'єкт — скупчення Liller 1, яке також містить кілька поколінь зірок і раніше вважалося кулястим скупченням. Команда під керівництвом Франческо Ферраро планує перевірити ще 40–50 скупчень, що обертаються всередині балджа, аби з'ясувати, скільки з них насправді є такими самими реліктовими фрагментами.
Це дослідження виходить за межі історії однієї Галактики. Webb уже знаходив приклади «грудкуватих» галактик у ранньому Всесвіті — зокрема галактику Firefly Sparkle, — де зореутворення теж відбувається в окремих згустках газу. Якщо Terzan 5 і справді є пережитком такого згустку, він може стати прямим свідченням того, як формувалися центральні частини галактик по всьому Всесвіту.
