Недавнее моделирование галактики, аналогичной Млечному Пути, продемонстрировало, как два элемента, расположенные в центральных областях различных галактик, могут развиваться и эволюционировать взаимосвязанным образом. Это исследование было проведено в рамках проекта SMUGGLE-Ring и сосредоточено на корреляции между звездными дисками ядра и звездными скоплениями ядра.
Исследователи из Лейбницкого института астрофизики в Потсдаме провели эту работу, которая была опубликована в виде письма редактору в журнале Astronomy & Astrophysics в 2026 году. Для этого они использовали высокоразрешающее гидродинамическое моделирование, отслеживая эволюцию спиральной галактики с перемычкой, подобной Млечному Пути, на протяжении четырех миллиардов лет.
Ученые обнаружили, что структура в форме звездной перемычки функционирует как система, транспортирующая газ в центральную область, поставляя необходимый материал для рождения новых звезд. Кроме того, модель предположила, что динамика темной материи влияет на эволюцию этих структур, потенциально изменяя траекторию галактических ядер.
На протяжении многих лет астрономы изучали звездные скопления ядра и звездные диски ядра по отдельности, предполагая, что они могли быть созданы различными процессами. Предыдущие наблюдения не установили четкой связи между их размерами и массами, оставляя открытым вопрос об их общем происхождении.
Новое моделирование изменило этот взгляд, сумев воспроизвести в рамках одной физической модели возникновение этих двух центральных компонентов. Результат показывает, что оба могут расти из одного и того же запаса газа, который доставляется к ядру звездной перемычкой галактики.
Согласно исследованию, накопление газа в центре вызывает новые периоды звездообразования. Эти циклы подвержены влиянию энергетического возврата, генерируемого звездами, достигающими конца своего жизненного цикла, высвобождая энергию и создавая ударные волны, которые стимулируют новое звездообразование.
На протяжении миллиардов лет этот процесс привел к накоплению сотен миллионов солнечных масс в звездах в смоделированных центральных структурах. Исследователи подчеркивают, что большое преимущество этой модели заключается в возможности визуализации фаз, которые невозможно отслеживать напрямую в реальных галактиках, которые обычно изучаются только в определенный момент их существования.
Моделирование также помогло прояснить, почему предыдущие исследования не могли найти очевидной связи между звездными скоплениями ядра и звездными дисками ядра. Отсутствие прямой корреляции не обязательно означает, что эти системы имеют разное происхождение.
Исследование предполагает, что наблюдаемые различия могут быть вызваны тем фактом, что обе структуры изменяют свои пропорции с течением времени. В течение длительных периодов роста их массы и размеры могут постепенно расходиться, из-за чего галактики на разных стадиях могут казаться имеющими ядра, сформированные разными механизмами.
Исследование также использовало более реалистичное представление темной материи. Вместо того чтобы рассматривать ее как статичный фон, модель включала частицы, способные следовать ее динамике, что позволило галактической перемычке эволюционировать естественным образом.
Этот подход также выявил наличие области с меньшей плотностью темной материи вокруг перемычки, явление, называемое «темным вакуумом». Исследование связывает эту особенность с взаимодействием между звездами и темной материей, вызванным вращением перемычки.
Другим важным результатом моделирования стало прибытие чрезвычайно массивного звездного скопления в центр смоделированной галактики. Это скопление, весом примерно в тридцать миллионов солнечных масс, мигрировало к ядру и слилось с уже существующим звездным ядром.
Этот сценарий актуален, поскольку недавние наблюдения выявили крупные скопления внутри перемычки галактики NGC 1365, некоторые из которых считаются потенциальными кандидатами на миграцию в центральную область. Согласно исследованию, события такого рода могут быстро изменить массу и размер ядерных скоплений.
Исследование заключает, что такие слияния делают эволюцию галактических центров еще более сложной. Поскольку во многих галактиках в звездном ядре находится сверхмассивная черная дыра, изменения, вызванные этими событиями, могут оставить следы на массе этого объекта, расширяя понимание связи между различными галактическими компонентами.
