Кольцо Моноцероса: Структура и происхождение галактического диска Млечного Пути

Введение

Сложное кольцеобразное нитевидное скопление звёзд, опоясывающее Млечный Путь трижды.

Кольцо Моноцероса (monoceros: греческое слово для «единорога») — это длинное, сложное кольцо звёзд, опоясывающее Млечный Путь трижды. Предполагается, что оно состоит из звёздного потока, оторванного от карликовой галактики Большой Пёс приливными силами в процессе слияния с Млечным Путем, продолжавшегося миллиарды лет, хотя эта точка зрения долгое время вызывает споры. Звёздный поток был впервые зарегистрирован в 2002 году астрономами, проводившими обследование Sloan Digital Sky Survey. В ходе изучения этого кольца звёзд и близлежащей группы шаровых скоплений, аналогичных тем, что связаны с эллиптической карликовой галактикой Стрельца, была открыта карликовая галактика Большой Пёс.

Спор

В 2006 году исследование с использованием данных 2MASS поставило под сомнение природу "кольца", утверждая, что данные указывают на то, что кольцо фактически является частью искривленного галактического диска Млечного Пути. Однако наблюдения, выполненные с помощью англо-австралийского телескопа и опубликованные в 2007 году, показали, что искривленный диск не может создать наблюдаемую структуру, которая, следовательно, должна быть сформирована либо вспышкой галактического диска, либо иметь внегалактическое происхождение. В 2012 году несколько членов научного сообщества подтвердили свою позицию, заявив, что структура Моноцероса – это не что иное, как избыточная плотность, вызванная раздутым и искривленным толстым диском Млечного Пути. В 2015 году, опираясь на исследования 2002 года, в ходе которых было обнаружено кольцо Моноцероса, М. Л. Мартилай и его коллеги, проанализировав галактические данные из Sloan Digital Sky Survey, предположили, что Млечный Путь на самом деле на 50 процентов больше, чем считалось ранее, показав, что диск Млечного Пути – это не просто диск звезд в плоской плоскости, а скорее гофрированный. При распространении от Солнца в диске Млечного Пути наблюдается по меньшей мере четыре волны. Ученые предполагают, что этот рисунок будет обнаружен по всему диску. Однако более поздняя статья, опубликованная в 2018 году, несколько опровергла эту гипотезу и поддержала вывод о том, что кольцо Моноцероса, A13 и кольцо ТриАнд являются звездными переизбытками, выброшенными из основного звездного диска, при этом дисперсия скоростей их составляющих переменных звезд RR Lyrae оказалась выше и соответствует членству в гало. Используя расстояние до кольца Моноцероса, диаметр Млечного Пути оценивается в 150 000 – 180 000 световых лет. В этой пересмотренной парадигме Солнечная система находится примерно на полпути между ядром и краем. Однако в астрономической литературе чаще используются другие методы для определения размеров галактик, в частности, изофота D25 и вариации полусветового радиуса. Более раннее исследование 1998 года с использованием изофоты D25 дало диаметр Млечного Пути в N. Для исследования возможного местоположения прародителя этой структуры использовались N-body симуляции, и эти расчеты показали, что если кольцо имеет прародителя в виде карликовой галактики, то его можно обнаружить на фоне одной из восьми конкретных областей на небе. Последующий анализ, основанный на данных Gaia DR2, выявил бимодальное гауссово распределение в направлении галактических координат (271, +2) градусов в созвездии Вел, которое является одним из предложенных мест нахождения прародителя в предыдущем исследовании. Эта находка может указывать на присутствие прародителя кольца Моноцероса, но авторы отмечают, что она также может быть совместима с существованием несвязанной кинематически когерентной структуры.

In 2006, a study using 2MASS data cast doubts on the nature of the "Ring", arguing that the data suggests that the ring is actually part of the warped galactic disc of the Milky Way. However, observations using the Anglo Australian Telescope published in 2007 suggest that a warped disc cannot create the observed structure, which must therefore be formed either by a flare of the galactic disc or have an extra galactic origin. Several members of the scientific community restated their position in 2012, affirming the Monoceros structure is nothing more than an over density produced by the flared and warped thick disk of the Milky Way. In 2015, building on the 2002 studies which revealed the Monoceros Ring, M. L. Martialay and colleagues sorted through galactic data from the Sloan Digital Sky Survey suggested that the Milky Way is actually 50 percent larger than previously thought, showing that disk of the Milky Way is not just a disk of stars in a flat plane, but is instead corrugated. As it radiates outward from the Sun, there appear to be at least four ripples in the disk of the Milky Way. Scientists assume that this pattern is going to be found throughout the disk. However, a more recent 2018 paper later somewhat ruled out this hypothesis, and supported a conclusion that the Monoceros Ring, A13 and TriAnd Ring were stellar overdensities rather kicked out from the main stellar disk, with the velocity dispersion of their constituent RR Lyrae variable stars found to be higher and consistent with halo membership. Using the distance of the Monoceros Ring, the diameter of the Milky Way has been claimed to extend as much as 150,000 to 180,000 light years across. In this revised paradigm, the Solar System lies about halfway between the core and the edge. However, it is more common in the astronomical literature to define the sizes of galaxies using other methods, notably by the D25 isophote and variations of the half light radius. An earlier study in 1998 using the D25 isophote gave a diameter for the Milky Way at
N body simulations have been used to investigate the possible location of the progenitor of this structure and these calculations show that, if the Ring has a dwarf galaxy progenitor, it might be found in the background of one out of eight specific areas in the sky. A subsequent analysis, that used Gaia DR2 data, found a bimodal Gaussian distribution towards Galactic coordinates (271, +2) degrees in Vela, which is one of the locations of the progenitor proposed in the previous study. This finding may signal the presence of the progenitor of the Monoceros Ring, but the authors indicate that it might also be compatible with the existence of an unrelated kinematically coherent structure.