Млечный Путь оказался хаотичнее, чем считалось — одна звезда может изменить структуру всей галактики
Астрономы из Лейденской обсерватории создали сотни моделей галактик, похожих на Млечный Путь: плоские звёздные диски, погружённые в массивные гало тёмной материи. В каждой серии запускались почти идентичные симуляции, различавшиеся лишь микроскопическим изменением — например, незначительным смещением одной звезды.
Несмотря на минимальную разницу в исходных условиях, со временем модели начинали заметно расходиться. Спиральные рукава формировались по-разному, а центральная звёздная перемычка меняла форму и скорость вращения. Эффект оказался аналогом «эффекта бабочки», при котором малые возмущения приводят к крупным последствиям.
Результат противоречит распространённому представлению о галактиках как о статистически «гладких» системах. Поскольку Млечный Путь содержит сотни миллиардов звёзд, долгое время предполагалось, что локальные возмущения должны усредняться и не влиять на крупномасштабную структуру. Новая работа показывает, что это не так: даже одиночные отклонения способны постепенно менять эволюцию всей системы.
Исследование также объясняет давнее расхождение между разными астрофизическими моделями. Часть симуляций показывала рост хаотичности при увеличении числа звёзд, тогда как другие демонстрировали противоположный результат. Причина оказалась связана с тем, как именно моделируется гравитация на малых расстояниях.
Источник: UL / Portegies Zwart / AsanoВо многих вычислениях используется «смягчение» гравитации: чтобы избежать нестабильностей и чрезмерной вычислительной нагрузки, звёзды представляют не точечными объектами, а небольшими распределёнными облаками. Это искусственно подавляет тесные гравитационные взаимодействия, которые и запускают хаотическую динамику.
Астрономы из Лейденской обсерватории систематически меняли степень такого «смягчения» и показали, в каких режимах модель сохраняет физическую достоверность, а в каких начинает скрывать реальные эффекты галактической динамики.
При этом хаотичность имеет предел. Различные симуляции могут приводить к разным формам рукавов или ориентации центральной перемычки, однако галактика всё равно остаётся узнаваемой спиральной системой. Авторы считают, что это снимает противоречие между «гладким» и хаотическим описанием галактик: обе характеристики могут одновременно быть верными, но на разных масштабах.
По оценке исследователей, предсказуемость структуры Млечного Пути теряется примерно через миллион лет — чрезвычайно короткий срок по сравнению с возрастом галактики, который составляет около 10 миллиардов лет.
© iXBT
