К сожалению, звезды не имеют свидетельств о рождении, так что астрономам приходится потрудиться, чтобы определить их возрасты. Эта информация важна для понимания процессов развития нашей галактики в течение миллиардов лет из меньших галактик.

Сотрудник Научного института космического телескопа Джейсон Калираи нашел еще одно эффективное средство анализа прошлого Млечного пути. Он обратился к выгоревшим остаткам солнцеподобных звезд, белым карликам. Его интересовали эти останки, находящиеся около диска Млечного пути, в так называемом гало – сферическом облаке звезд, окружающем плоскость нашей галактики.

Его исследования показывают, что эти звезды имеют возраст 11.5 миллиардов лет, больше, чем у первых звезд Млечного пути. Они образовались несколько позднее двух миллиардов лет после Большого взрыва. Предыдущие исследования, основывавшиеся на анализе обычных звезд, давали оценку возраста гало в 10-14 миллиардов лет (выходит за границы возраста Вселенной). В целом исследование Калираи показывает, что гало состоит из нескольких слоев звезд и формировалось в течение миллиардов лет.

«Один и важных вопросов астрономии – когда сформировались разные части Млечного пути? – говорит Калираи. – Солнцеподобные звезды живут в течение миллиардов лет и они чрезвычайно ярки, что делает их отличными маяками в поисках истории Млечного пути. Но основной проблемой в таком подходе является невозможность точно определить возраст звезд. В своем исследовании я пошел по другому пути, исследуя звезды в конце их жизненного пути и определяя их массы, а затем вычисляя из этой информации возрасты их первоначальных тел. Учитывая свойства этих мертвых звезд, их массы легче измерить, чем массы обычных звезд в расцвете сил».

Калираи обратился к белым карликам в гало также и потому, что они считаются остатками первых обитателей Млечного пути. Некоторые из них почти столь же стары, как сама Вселенная. Эти древние звезды – своего рода отложения со времен молодости Млечного пути. «Гало Млечного пути представляет собой прекрасную площадку для изучения археологии процессов создания, концентрации и эволюции галактики», – говорит Калираи.

Белые карлики так легко раскрывают секреты своих свойств из-за одной особенности их спектров. Калираи проанализировал спектры карликов, используя архивные данные Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, собранные в ходе обзора белых карликов Млечного пути. Разделяя свет, приходящий от звезды, на спектральные составляющие, можно определить свойства излучающего объекта, включая массу и температуру (в случае звезды, для обычного тела это будет состав поверхности). Калираи сконцентрировался в первую очередь на нескольких недавно открытых белых карликах во внутренних областях гало, которые еще не были толком изучены. «Самые горячие белые карлики – остатки солнцеподобных звезд, просто-напросто израсходовавших свое термоядерное топливо, – поясняет Калираи. – Массы этих карликов пропорциональны массам их звезд-предшественников, и данное взаимоотношение позволяет определить возраст этих звезд».

Тем не менее, просто так из массы возраст звезды не вытащить. Калираи сравнил спектральные характеристики карликов гало Млечного пути со спектрами шести недавно образовавшихся белых карликов в звездном скоплении М4. Это одна из частых целей Хаббла, так что мы имеем надежные данные о его возрасте – 12.5 миллиардов лет. Однако спектральные данные были собраны при помощи отдельных наблюдений при помощи телескопов обсерватории Кека. Сравнение показало, что карлики гало нашей галактики тяжелее новых карликов М4, а значит, их предки также были тяжелее. Это указывает на то, что звезды гало моложе звезд скопления М4, а израсходовали они свое топливо намного раньше.

Вторым результатом работы Калираи стало подтверждение недавно высказанной гипотезы о двойном составе гало, разделяющемся по возрастам звезд. Согласно этой теории, образование Млечного пути началось с формирования старейшего скопления звезд и карликовых галактик, которые возникли через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, постепенно сталкиваясь и смешиваясь, чтобы образовать одну гало и огромную галактику – Млечный путь. Звезды внутренних областей гало образовались уже во время этого процесса. С течением времени Млечный путь сталкивался с другими галактиками, обычна карликовыми, и некоторые их звезды оседали на задворках гало, в его внешней части.

«В предыдущих работах было показано различие звезд внешних и внутренних областей гало по скорости и химическому составу, – говорит Калираи. – Однако, не было наложено никаких ограничений на разницу возрастов этих двух наборов звезд. Теперь наша работа дает оценку возраста внутренних звезд. Мы знаем, что некоторые скопления во внешнем гало намного старше, чем звезды внутреннего гало, возможно, их возраст – 13.5 миллиардов лет. Так что мы полагаем, что звезды внешних областей в целом образовывались из более ранних поколений солнцеподобных звезд. Массы звезд, превращающихся в белые карлики сейчас, меньше, а значит, меньше и массы самих карликов. А это мы можем измерить».

Калираи планирует продолжать работу по изучению белых карликов гало Млечного пути. «Есть еще один интересный вопрос относительно звезд гало – времена их образования. Изучение 20-30 белых карликов позволило был ответить на вопрос, формировались ли они в течение двух миллиардов лет – с 13 до 11 миллиардов лет назад. Это ответит на вопрос, протекали ли процессы аккреции звезд и малых галактик в течение нескольких миллиардов лет».