Астрономы обнаружили одну из самых больших структур, когда-либо замеченных в Млечном Пути

Примерно 13,8 миллиарда лет назад наша Вселенная родилась в результате мощного взрыва, который привел к появлению первых субатомных частиц и законов физики в том виде, в котором мы их знаем.

Примерно 370 000 лет спустя образовался водород - строительный блок звезд, в недрах которых происходит слияние водорода и гелия, в результате чего образуются все более тяжелые элементы. Хотя водород остается самым распространенным элементом во Вселенной, обнаружить отдельные облака водородного газа в межзвездной среде (МЗС) бывает непросто.

Это затрудняет исследование ранних фаз звездообразования, что может дать представление об эволюции галактик и космоса.

Международная группа под руководством астрономов из Института астрономии Макса Планка (MPIA) недавно заметила массивную нить атомарного водородного газа в нашей галактике. Эта структура, названная "Мэгги", находится на расстоянии около 55 000 световых лет (по другую сторону Млечного Пути) и является одной из самых длинных структур, когда-либо наблюдавшихся в нашей галактике.

Выше: Участок Млечного Пути, измеренный спутником ЕКА Gaia (вверху). В рамке отмечено местоположение нити "Магги", а также ложное цветное изображение распределения атомарного водорода (внизу), красная линия указывает на нить "Магги".

Исследование, описывающее их выводы, которое недавно появилось в журнале Astronomy & Astrophysics, возглавил Джонас Сайед, аспирант MPIA.

К нему присоединились исследователи из Венского университета, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), Института радиоастрономии Макса Планка (MPIFR), Университета Калгари, Гейдельбергского университета, Центра астрофизики и планетологии, Института астрономии Аргеландера, Индийского института науки и Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL).

Исследование основано на данных, полученных в ходе обзора HI/OH/рекомбинационных линий Млечного Пути (THOR) - программы наблюдений, которая опирается на Очень большой массив Карла Г. Янского (VLA) в Нью-Мексико.

Используя сантиметровые радиоволновые антенны VLA, этот проект изучает формирование молекулярных облаков, преобразование атомарного водорода в молекулярный, магнитное поле галактики и другие вопросы, связанные с ISM и звездообразованием.

Конечная цель - определить, как два наиболее распространенных изотопа водорода сближаются, создавая плотные облака, из которых вырастают новые звезды. Изотопы включают атомный водород (H), состоящий из одного протона, одного электрона и без нейтронов, и молекулярный водород (H2) - или дейтерий - состоящий из одного протона, одного нейтрона и одного электрона.

Только последний конденсируется в относительно компактные облака, в которых образуются морозные области, где в конечном итоге зарождаются новые звезды.

Процесс перехода атомарного водорода в молекулярный водород до сих пор в значительной степени неизвестен, что делает эту необычайно длинную нить особенно интересной находкой.

В то время как самые большие известные облака молекулярного газа обычно имеют длину около 800 световых лет, Магги имеет длину 3 900 световых лет и ширину 130 световых лет. Как объяснил Саид в недавнем пресс-релизе MPIA:

"Расположение этой нити способствовало такому успеху. Мы еще не знаем точно, как она туда попала. Но нить простирается примерно на 1600 световых лет ниже плоскости Млечного Пути". Наблюдения также позволили нам определить скорость водородного газа. Это позволило нам показать, что скорости вдоль филамента почти не отличаются".

Анализ команды показал, что материя в филаменте имеет среднюю скорость 54 км/с-1, которую они определили в основном путем измерения ее относительно вращения диска Млечного Пути. Это означало, что излучение с длиной волны 21 см (она же "водородная линия") было заметно на фоне космического фона, что делало структуру различимой.

"Наблюдения также позволили нам определить скорость водородного газа", - сказал Хенрик Бойтер, руководитель THOR и соавтор исследования. "Это позволило нам показать, что скорости вдоль нити почти не отличаются".

Из этого исследователи сделали вывод, что Магги представляет собой целостную структуру. Эти выводы подтвердили наблюдения, сделанные годом ранее Хуаном Д. Солером, астрофизиком из Венского университета и соавтором статьи.

Когда он наблюдал нить, он назвал ее в честь самой длинной реки в его родной Колумбии - Рио Магдалена (англизированное название: Маргарет, или "Мэгги"). Хотя Maggie была узнаваема в более ранней оценке Солером данных THOR, только нынешнее исследование неопровержимо доказывает, что это целостная структура.

Основываясь на ранее опубликованных данных, команда также подсчитала, что по массовой доле Магги содержит 8 процентов молекулярного водорода.

При ближайшем рассмотрении команда заметила, что газ сходится в различных точках вдоль филамента, что привело их к выводу, что водородный газ скапливается в больших облаках в этих местах. Далее они предположили, что в этих условиях атомарный газ постепенно конденсируется в молекулярную форму.

"Однако многие вопросы остаются без ответа", - добавил Сайед. "Дополнительные данные, которые, как мы надеемся, дадут нам больше подсказок о фракции молекулярного газа, уже ждут своего анализа".

К счастью, в ближайшее время начнут работу несколько космических и наземных обсерваторий, телескопы которых будут оборудованы для изучения этих нитей в будущем. К ним относятся космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и радиообзоры, такие как Square Kilometer Array (SKA), которые позволят нам увидеть самый ранний период Вселенной ("Космический рассвет") и первые звезды в нашей Вселенной.