Солнечная система существует внутри гигантской, таинственной пустоты, и мы наконец-то знаем почему

Солнечная система плавает в центре необычно пустой области космоса. Эта область низкоплотной высокотемпературной плазмы размером около 1 000 световых лет окружена оболочкой из более холодного и плотного нейтрального газа и пыли. Это называется локальным пузырем, и объяснить, как и почему он возник, а Солнечная система плавает в его центре, было непросто.

Группа астрономов под руководством Гарвардского и Смитсоновского центров астрофизики (CfA) теперь составила карту Местного пузыря с максимальной точностью и обнаружила, что Локальный пузырь, вероятно, был вырезан из межзвездной среды в результате серии взрывов сверхновых звезд миллионы лет назад.

Это согласуется с предыдущими исследованиями: все еще расширяющийся Локальный пузырь несет ответственность за регионы повышенного звездообразования по его периметру.

"Это действительно история происхождения; впервые мы можем объяснить, как началось формирование всех близлежащих звезд", - говорит астроном Кэтрин Цукер из Научного института космического телескопа, которая проводила исследование во время работы в CfA.

Локальный пузырь был открыт относительно недавно, в 1970-х и 1980-х годах, благодаря сочетанию оптической, радио- и рентгеновской астрономии. Постепенно эти исследования и наблюдения выявили огромную область, плотность которой примерно в 10 раз меньше, чем средняя плотность межзвездной среды в галактике Млечный Путь.

Поскольку мы знаем, что сверхновые могут вырезать полости в космосе, поднимая газ и пыль при расширении наружу, это казалось разумным объяснением существования Локального пузыря.

Но выяснить, как и когда это произошло, оказалось сложнее. Трудно, например, измерить размеры области пространства, находясь внутри нее; и вдвойне трудно измерить пустоту, когда тебя окружают яркие звезды и другие космические объекты.

Цукер и ее команда использовали данные последнего обновления данных Gaia - продолжающегося проекта по составлению карты положения и движения звезд в Млечном Пути с максимальной точностью - для составления карты газа и молодых звезд в пределах 200 парсек (около 650 световых лет) от Солнца.

Они обнаружили, что все молодые звезды и области звездообразования находятся на "поверхности" Локального пузыря.

Это имеет смысл: когда сверхновая расширяется наружу, она ударяет и сжимает материал, в который она превращается. Это создает плотные узлы в молекулярном газе, плавающем в межзвездной среде, которые разрушаются под действием собственной гравитации, образуя молодые звезды.

Далее исследователи провели моделирование и отследили движения областей звездообразования, чтобы смоделировать расширение Пузыря. Это позволило им реконструировать его историю, сопоставив результаты расчетов с картой пузыря.

Они обнаружили, что история Пузыря началась примерно 14,4 миллиона лет назад, сначала был период звездного рождения, за которым последовали сверхновые массивных, короткоживущих звезд.

"Мы подсчитали, что за миллионы лет взорвалось около 15 сверхновых, чтобы сформировать Локальный пузырь, который мы видим сегодня, - объясняет Цукер.

В настоящее время его радиус составляет около 165 парсек (538 световых лет), и он все еще расширяется наружу, хотя и относительно медленно, со скоростью около 6,7 километров (4 мили) в секунду".

Почему же Солнечная система находится в центре? Ну, это чистое совпадение. (Ну конечно:) У науки все что не возьми "чистое совпадение).

"Когда взорвались первые сверхновые, создавшие Местный пузырь, наше Солнце находилось далеко от места событий", - говорит физик и астроном Жуан Алвес из Венского университета в Австрии.

"Но около пяти миллионов лет назад путь Солнца через галактику привел его прямо в пузырь, и теперь Солнце - просто по счастливой случайности - находится почти в самом центре пузыря".

По мнению исследователей, это говорит о том, что Млечный Путь, скорее всего, полон подобных пузырей, поскольку вероятность того, что это произойдет, очень мала, если пузыри редки. Эта идея наводит на мысль о том, что Млечный Путь по своей структуре напоминает морскую губку или, возможно, сплющенное колесо швейцарского сыра.

Следующий шаг в этом направлении - попытаться найти и составить карту других пузырей. Их расположение, размеры, форма и то, как они взаимодействуют друг с другом, могут стать подсказками, которые помогут нам лучше понять историю звездообразования и эволюции Млечного Пути.

Следующий выпуск данных Gaia, который должен появиться в конце этого года, должен оказаться чрезвычайно полезным для этого.

"Это невероятная детективная история, основанная как на данных, так и на теории", - говорит астроном Алисса Гудман из Гарвардского университета.

"Мы можем собрать воедино историю формирования звезд вокруг нас, используя широкий спектр независимых улик: модели сверхновых, движения звезд и изысканные новые 3D карты материала, окружающего Локальный пузырь".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.