«Выпуклость Млечного Пути важно наблюдать, потому что это единственная выпуклость, которую мы можем подробно изучить», — объясняет Аннализа Каламида из Научного института космического телескопа в Балтиморе, Мэриленд, ведущий автор работы. —  Вы можете увидеть выпуклости в далеких галактиках, но не разберете самые слабые звезды, вроде белых карликов. Выпуклость Млечного Пути включает почти четверть звездной массы галактики. Характеризуя свойства звезд выпуклости, можно получить важную информацию для понимания формирования всей галактики Млечный Путь и подобных, но удаленных галактик».

Используя космический телескоп Хаббл для проведения «космических археологических раскопок» в самом сердце нашей галактики Млечный Путь, астрономы обнаружили «чертежи» или отпечатки ранней фазы строительства нашей галактики. Вглядываясь в переполненный центральный узел звезд, ученые Хаббла впервые обнаружили поколение древних белых карликов — тлеющих останков некогда ярких звезд, которые населяли ядро. Обнаружение этих реликтов может пролить свет на то, как образовалась наша галактика, задолго до появления Земли и Солнца.

Эти наблюдения являются самым глубоким и подробным исследованием структуры фундаментального города галактики — ее обширной центральной выпуклости, которая лежит в центре диска звезд в форме блина, где пребывает наша Солнечная система.

И как и с любым археологическим реликтом, белые карлики хранят историю ушедшей эпохи. Они хранят информацию о звездах, которые существовали порядка 12 миллиардов лет и сгорели, образовав эти самые белые карлики. И пока эти умирающие угольки некогда сияющих звезд остывают, они служат многомиллиардными памятниками, которые рассказывают астрономам о невероятных годах Млечного Пути.

Анализ данных Хаббла поддерживает идею, что выпуклость Млечного Пути образовалась первой и что ее звездные жители появились довольно быстро — менее чем за 2 миллиарда лет. Остальной галактический диск расползался в процессе медленного роста звезд второго и третьего поколения звезд, окружая центральную выпуклость как гигантское сомбреро.

Исследование Хаббла также выявило несколько маломассивных звезд в выпуклости, по сравнению с теми, что процветают в общем галактическом диске. «Этот результат предполагает, что среда выпуклости отличалась от среды в диске, что привело к другому механизму звездообразования», — говорит Каламида.

Наблюдения были настолько чувствительными, что астрономы использовали данные, чтобы уловить слабое свечение белых карликов. Ученые основали свои результаты на анализе 70 самых горячих белых карликов, которых обнаружил Хаббл в небольшом регионе выпуклости среди десятков тысяч звезд.

Эти звездные реликты малые и чрезвычайно плотные. Они размером с Землю, но в 200 000 раз плотнее. Чайная ложка с материалом белой звезды будет весить порядка 15 тонн. Их небольшие размеры делают их настолько тусклыми, что смотреть на них — как пытаться увидеть свечение карманного фонарика на Луне. Астрономы используют четкие изображения Хаббла, чтобы отделить звезды выпуклости от мириад звезд на фоне галактического диска. Ученые смогли выполнить эту задачу, анализируя снимки Хабблом одного и того же поля из 240 000 звезд в промежутке 10 лет. Длительный период позволил астрономам сделать чрезвычайно точные измерения движения звезд и выявить 70 000 звезд выпуклости. Звездное население выпуклости движется с другой скоростью, отличной от звезд диска, что позволило астрономам их обнаружить.

Исследуемый регион является частью программы SWEEPS и расположен в 26 000 световых годах от нас. Необычайно чистая от пыли область неба предлагает уникальный вид сквозь замочную скважину на «потайную» выпуклость.

«Сравнив положения звезд ныне и 10 лет назад, мы смогли измерить точное движение звезд, — говорит Кайлаш Саху из STScl, руководитель исследования. — Эти движения позволили нам провести различия между звездами диска, выпуклости и гало».

Астрономы определили белые карлики, анализируя цвета звезд выпуклости и сравнивая их с теоретическими моделями. Чрезвычайно горячие белые карлики оказались более синими по отношению к солнцеподобным звездам. По мере старения белых карликов они становятся холоднее и тусклее, что осложняет задачу по их обнаружению даже для зоркого глаза Хаббла.

«Эти 70 белых карликов представляют собой верхушку айсберга, — говорит Саху. — Мы подсчитали, что общее число белых карликов в этом крошечном доступном для Хаббла участке выпуклости составляет порядка 100 000. Телескопы будущего вроде космического телескопа Джеймса Вебба позволят нам подсчитать почти все звезды в выпуклости даже с самыми тусклыми, которые не смогут увидеть телескопы современности, даже Хаббл».

Дальнейшие планы команды заключаются в расширении выборки белых карликов за счет анализа других участков поля SWEEPS. В конечном итоге это должно привести к более точной оценке возраста выпуклости галактики. Они могли бы также определить, могли ли процессы формирования выпуклости миллиарды лет назад отличаться от того, что мы видели на примере юного диска нашей галактики, которая, кстати, может быть не самой дружелюбной для жизни. Работа ученых появилась в The Astrophysical Journal.