Сердце Млечного Пути окружено турбулентной газовой сетью длиной 650 световых лет

Фото из открытых источников

Наиболее интенсивное исследование Центральной молекулярной зоны (ЦМЗ) в ядре Млечного пути позволило выявить формы, вылепленные этой интенсивной средой из исходного материала для звезд.

Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики известна даже тем, кто не занимается астрономией, но вокруг неё находится огромная зона, сформированная чёрной дырой и плотностью близлежащих звёзд, которую никто ранее не видел отчётливо. В видимом свете наш обзор этой области почти полностью затруднен, но на более длинных волнах ситуация иная. Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая антенная решетка (ALMA) использовала мощность 66 радиотелескопов, работающих вместе в одном из немногих мест на Земле, достаточно сухих для таких наблюдений, чтобы создать нашу самую подробную на сегодняшний день картину.

«Это место крайностей, невидимое нашим глазам, но теперь раскрытое с необычайной детализацией», — заявил Эшли Барнс из Европейской южной обсерватории. «Это единственное галактическое ядро, достаточно близкое к Земле, чтобы мы могли изучать его с такой высокой степенью детализации». 

Впервые астрономы получают представление о том, как взаимодействует весь регион, а не рассматривают облака изолированно. 

Проект носит название ACES (ALMA CMZ Exploration Survey). «Газ, который исследуется в рамках проекта ACES, — это холодный молекулярный газ — исходное топливо, из которого образуются звезды и которое в конечном итоге питает их», — сказал профессор Кристоф Федеррат из Австралийского национального университета.

Даже на расстоянии 27 000 световых лет, исследуемая телескопом ACES область шириной 650 световых лет занимает 1,5 градуса неба, что в три раза превышает ширину Луны. Широкоугольные телескопы, такие как Murchison Wide Field Array и обсерватория Веры Рубин, меняют астрономию, но ALMA обычно изучает крошечные участки неба. ALMA создала мозаику из самой большой области, которую когда-либо охватывала, сшитую из подробных изображений с разрешением менее одной пятой светового года.

ALMA собрала для ACES столько данных, что даже предварительный анализ будет опубликован в виде серии из шести статей, которые были приняты к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и доступны в виде препринтов на ArXiv.

«Отличительной чертой всех звездообразующих облаков являются их крайне турбулентные, хаотичные потоки газа и пыли», — сказал Федеррат. Однако нигде больше в галактике силы, движущие этими потоками, не столь мощны. Помимо самой черной дыры, «в КМЗ находятся одни из самых массивных звезд в нашей галактике — звезды, которые живут быстро и умирают молодыми в впечатляющих взрывах, называемых сверхновыми или даже гиперновыми», — сказал профессор Стив Лонгмор из Ливерпульского университета имени Джона Мурса. Даже когда они не взрываются, эти звезды обладают свирепыми звездными ветрами и обжигающим ультрафиолетовым излучением.

Поэтому неудивительно, что, по словам Федеррата, «вблизи галактического центра эта турбулентность становится чрезвычайно сильной, образуя плотную, запутанную сеть нитей, которые в конечном итоге коллапсируют, образуя новые звезды». 

Разгадка того, как множество сил объединяются, создавая турбулентность, задокументированную ACES, позволит ответить на некоторые важные вопросы в астрофизике и, вполне вероятно, откроет новые. «Объединив передовые суперкомпьютерные модели с наблюдательными данными, такими как ACES, мы наконец сможем начать разгадывать тайны экстремальных, хаотических условий, в которых рождаются звезды», — сказал Федеррат.

«Мы считаем, что этот регион имеет много общих черт с галактиками ранней Вселенной, где звезды формировались в хаотичных, экстремальных условиях», — сказал Лонгмор. 

Одна из первых задач, которую команда ACES надеется решить, — это выяснить, почему звездообразование в центральной мезомасштабной зоне происходит менее эффективно, чем предсказывают модели. За последние 5-10 миллионов лет в этом регионе появлялись новые звезды со скоростью 0,1 звездной массы в год, исходя из количества испускаемых фотонов. Модели предсказывают, что эта скорость должна быть в пять-десять раз выше.

Хотя анализ данных будет продолжаться еще долгие годы, уже обнаружено кольцо из ударно-сжатого вещества массой в миллион солнечных масс. Авторы связывают это с «одним очень мощным взрывом, вероятно, гиперновой ». Они также обнаружили нечто, что назвали объектом с ультраширокой миллиметровой линией (MUBLO), не похожим ни на что из того, что мы видели раньше. Как следует из названия, пока никто не знает, что это такое.