Обнаружен разрыв в одном из спиральных рукавов Млечного Пути
Недавно обнаруженная особенность дает представление о крупномасштабной структуре нашей галактики, которую трудно изучить с Земли, находящейся внутри нее.
Ученые заметили ранее не признанную особенность нашей галактики Млечный Путь. Контингент молодых звезд и облаков звездообразующего газа торчит из одного из спиральных рукавов Млечного Пути, как щепка из деревянной доски. Протянувшаяся примерно на 3 000 световых лет, это первая обнаруженная крупная структура с ориентацией, столь резко отличающейся от ориентации рукава.
Астрономы имеют приблизительное представление о размере и форме рукавов Млечного Пути, но многое остается неизвестным: они не могут увидеть полную структуру нашей родной галактики, потому что Земля находится внутри нее. Это сродни тому, как если бы мы стояли посреди Таймс-сквер и пытались нарисовать карту острова Манхэттен. Сможете ли вы измерить расстояния достаточно точно, чтобы понять, находятся ли два здания в одном квартале или на расстоянии нескольких улиц друг от друга? И как вы можете надеяться увидеть всю оконечность острова, когда на вашем пути так много вещей?
Чтобы узнать больше, авторы нового исследования сосредоточились на близлежащей части одного из рукавов галактики, называемого рукавом Стрельца. Используя космический телескоп НАСА “Спитцер” до его вывода из эксплуатации в январе 2020 года, они искали новорожденные звезды, расположенные в облаках газа и пыли (так называемых туманностях), где они формируются. Спитцер обнаруживает инфракрасный свет, который может проникать сквозь эти облака, в то время как видимый свет (тот, который видят человеческие глаза) блокируется.
Считается, что молодые звезды и туманности тесно связаны с формой рукавов, в которых они находятся. Чтобы получить трехмерное представление о сегменте рукава, ученые использовали последние данные миссии ЕКА (Европейского космического агентства) Gaia для измерения точных расстояний до звезд. Объединенные данные показали, что длинная тонкая структура, связанная с рукавом Стрельца, состоит из молодых звезд, движущихся в пространстве почти с одинаковой скоростью и в одном направлении.
Ключевым свойством спиральных рукавов является то, насколько плотно они закручиваются вокруг галактики, — говорит Майкл Кун, астрофизик из Калифорнийского технологического института и ведущий автор новой статьи. Эта характеристика измеряется углом наклона рукава. У круга угол наклона равен 0 градусов, а по мере того, как спираль становится более открытой, угол наклона увеличивается. Большинство моделей Млечного Пути предполагают, что рукав Стрельца образует спираль с углом наклона около 12 градусов, но структура, которую мы исследовали, действительно выделяется под углом почти 60 градусов.
Подобные структуры — иногда называемые шпорами или перьями — часто встречаются на рукавах других спиральных галактик. На протяжении десятилетий ученые задавались вопросом, усеяны ли спиральные рукава нашего Млечного Пути подобными структурами или они относительно гладкие.
Измерение Млечного Пути
Недавно обнаруженная особенность содержит четыре туманности, известные своей захватывающей красотой: туманность Орла в которой находятся Столпы Творения, туманность Омега, туманность Триффид и туманность Лагуна. В 1950-х годах группа астрономов провела приблизительные измерения расстояния до некоторых звезд в этих туманностях и смогла сделать вывод о существовании Рукава Стрельца. Их работа стала первым доказательством спиральной структуры нашей галактики.
“Расстояния — одни из самых сложных для измерения вещей в астрономии”, — сказал соавтор Альберто Кроне-Мартинс, астрофизик и преподаватель информатики в Калифорнийском университете в Ирвайне, член Консорциума по обработке и анализу данных Gaia (DPAC). “Только недавние прямые измерения расстояния с помощью Gaia сделали геометрию этой новой структуры столь очевидной”.
В новом исследовании ученые также опирались на каталог из более чем ста тысяч новорожденных звезд, обнаруженных Спитцером в ходе исследования галактики под названием Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).
“Когда мы объединили данные Gaia и Spitzer и наконец увидели эту подробную трехмерную карту, мы поняли, что в этом регионе существует довольно сложная структура, которая раньше не была очевидна”, — сказал Кун.
Астрономы еще не до конца понимают, что вызывает образование спиральных рукавов в таких галактиках, как наша. Хотя мы не можем видеть всю структуру Млечного Пути, возможность измерить движение отдельных звезд полезна для понимания этого явления: Звезды в недавно обнаруженной структуре, вероятно, сформировались примерно в одно и то же время, в одной и той же общей области и находились под уникальным влиянием сил, действующих внутри галактики, включая гравитацию и сдвиг, вызванный вращением галактики.
“Обнаружен разрыв в одном из спиральных рукавов Млечного Пути и конечном счете, это напоминание о том, что существует много неопределенностей в отношении крупномасштабной структуры Млечного Пути, и нам необходимо изучить детали, если мы хотим понять эту общую картину”, — сказал один из соавторов статьи Роберт Бенджамин, астрофизик из Университета Висконсин-Уайтвотер и главный исследователь GLIMPSE. Эта структура — небольшой кусочек Млечного Пути, но она может рассказать нам что-то важное о Галактике в целом.
Коротко о миссии космического аппарата Gaia
Операционная группа космического аппарата Gaia работает из Европейского центра космических операций (ESOC) в Германии, а научные операции проводятся в Европейском центре космической астрономии (ESAC) в Испании. За обработку данных отвечает консорциум из более чем 400 ученых и инженеров.
Лаборатория реактивного движения НАСА, подразделение Калифорнийского технологического института, руководила операциями миссии “Спитцер” для Директората научных миссий НАСА в Вашингтоне. Научные операции проводились в научном центре “Спитцер” в IPAC в Калтехе. Операции с космическим аппаратом проводились в компании Lockheed Martin Space в Литтлтоне, штат Колорадо. Архив данных Spitzer хранится в Инфракрасном научном архиве в IPAC в Калтехе в Пасадене, Калифорния.
