Учёные с помощью телескопа ALMA создали самую подробную карту хаотичного центра Млечного Пути. Эти наблюдения могут открыть окно в древнюю Вселенную, какой она была вскоре после Большого взрыва.
Учёные представили самую большую и детальную карту хаотичных газовых облаков в центре нашей Галактики. Анализ полученного изображения может занять годы, но он обещает помочь разгадать тайны того, как жили и умирали самые ранние звёзды сразу после Большого взрыва.
Новые наблюдения, проведённые с помощью радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) в Чили, охватывают структуры, расположенные на расстоянии 650 световых лет от центральной чёрной дыры Млечного Пути, глубоко в созвездии Стрельца. Эта область известна как Центральная молекулярная зона (ЦМЗ) из-за множества облаков плотного молекулярного газа и, как полагают, точно отражает компактные и хаотичные условия самых ранних галактик во Вселенной.
Полное изображение охватывает участок неба шириной примерно в три полных луны — это самое большое изображение, которое телескоп ALMA когда-либо создавал с мо��ента начала работы в 2013 году. Это сверхдетальное изображение включает в себя всё — от гигантских облаков сверхзвукового газа до отдельных звёзд, вращающихся вокруг центра Галактики, — и уже выявляет некоторые «редкие и загадочные» структуры, которые не поддаются объяснению.
Изучая движение, скорость и химический состав газа в ЦМЗ, учёные надеются лучше понять экстремальные условия, которые стимулировали эволюцию Млечного Пути, а также древних галактик, заполнявших раннюю Вселенную.
«Это место экстремальных условий, невидимое для наших глаз, но теперь раскрывающееся в необычайных деталях», — сказал в своём заявлении Эшли Барнс, астроном Европейской южной обсерватории (ESO) и член команды, стоящей за новыми наблюдениями. А с учётом того, что в регионе строятся ещё более мощные телескопы, «во многих отношениях это только начало», добавил Барнс.
Зона хаоса
ЦМЗ, бурлящая вокруг сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*, представляет собой обширное скопление сталкивающихся облаков, сверхзвуковых газовых магистралей и гиперактивных звёзд, которые быстро растут и умирают молодыми. Этот регион содержит большую часть плотного газа в нашей Галактике — около 80%, по данным Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики, — и является самым горячим, плотным и турбулентным районом Млечного Пути.
Турбулентный поток молекулярного газа ускоряет звездообразование в одних частях ЦМЗ, оставляя другие области пустыми по непонятной причине. Учёные надеются понять, как крупномасштабные процессы, проталкивающие материю через ЦМЗ, управляют эволюцией мелкомасштабных объектов, таких как отдельные звёзды и газовые облака.
В этом им поможет ACES — исследование ALMA CMZ Exploration Survey («Исследование ЦМЗ при помощи ALMA»), в котором участвуют более 160 учёных из 70 учреждений по всему миру, изучающих загадочную ЦМЗ. В серии из пяти статей, принятых к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, команда ACES поделилась предварительными результатами исследования и рассказала, как они могут способствовать нашему пониманию центра Галактики в ближайшие годы.
Команда отметила, что, изучая различные длины волн света, излучаемого газом в ЦМЗ, исследование выявило более 70 типов молекул, парящих в центре Галактики. По словам исследователей, среди них есть как простые молекулы, такие как монооксид кремния, так и более сложные органические, например этанол и метанол.
Увеличив определённые области изображения, команда также смогла увидеть, как конкретные процессы — такие как извержение ударных волн, выделяющихся при столкновениях массивн��х газовых облаков, — влияют на тепло, движение и химический состав различных областей ЦМЗ. Всё это в конечном итоге поможет учёным построить трёхмерную карту ЦМЗ, показывающую, как различные подструктуры взаимосвязаны и как крупномасштабный поток материи приводит к образованию и разрушению звёзд.
«В ЦМЗ находятся некоторые из самых массивных звёзд, известных в нашей Галактике. Многие из них живут быстро и умирают молодыми, заканчивая свою жизнь мощными взрывами сверхновых и даже гиперновых», — сказал в заявлении руководитель группы ACES Стивен Лонгмор, профессор астрофизики Ливерпульского университета имени Джона Мурса.
Реликвии и редкости
В предварительных выводах также описываются некоторые необычные открытия. Одной из аномалий, которую команда кратко отметила, является структура, называемая миллиметровым объектом с ультраширокой линией (MUBLO). Этот компактный, пыльный объект виден только в миллиметровом диапазоне длин волн и невидим для рентгеновских, инфракрасных и радиотелескопов.
Наполненный быстро движущимся газом, MUBLO демонстрирует некоторые черты, схожие с активными молодыми звёздами, которые, как ожидается, населяют центр Галактики, но, по словам команды, пока харак��еристики объекта не совпадают с какими-либо другими известными структурами в космосе.
Изучение аномалий, подобных MUBLO, и их места в более крупной структуре ЦМЗ может открыть новые возможности для понимания экстремальных условий древней Вселенной, которые находятся слишком далеко, чтобы их можно было наблюдать напрямую.
«Изучая, как рождаются звёзды в ЦМЗ, мы также можем получить более чёткое представление о том, как росли и развивались галактики», — добавил Лонгмор. «Мы полагаем, что этот регион имеет много общего с галактиками в ранней Вселенной, где звёзды формировались в хаотичных, экстремальных условиях».
