Водородные нити имеют длину 3900 световых лет

Представление художника о Млечном Пути. Предоставлено: Пабло Карлос Бодасси.

Примерно 13,8 миллиарда лет назад наша Вселенная родилась в результате гигантского взрыва, породившего первые субатомные частицы и известные нам законы физики. Примерно через 370 000 лет образовался водород, основной строительный блок звезд, которые сливают водород и гелий внутри себя, образуя все более тяжелые элементы. Хотя водород остается наиболее распространенным элементом во Вселенной, отдельные облака газообразного водорода трудно обнаружить в межзвездной среде (МЗС).

Это затрудняет исследование ранних стадий звездообразования, которые могли бы дать ключ к пониманию эволюции галактик и Вселенной. Международная команда под руководством астрономов из Институт астрономии Макса Планка (MPIA) Недавно я заметил огромные нити атомарного водорода в нашей галактике. Эта структура, названная «Мэгги», находится примерно в 55 000 световых лет от нас (по другую сторону Млечный Путь) и является одним из самых высоких сооружений, когда-либо наблюдавшихся в нашей галактике.

Исследование, описывающее их выводы, недавно появилось в журнале Астрономия и астрофизикаИ Под руководством Йонаса Сейда, доктора философии. Студент MPIA. К нему присоединились исследователи из Венского университета. Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики (CfA), Институт радиоастрономии Макса Планка (MPIFR), Университет Калгари, Гейдельбергский университет, Центр астрофизики и планетарных наук, Аргеландер-Институт астрономииИндийский институт науки и НАСАЛаборатория реактивного движения (JPL)Лаборатория реактивного движения).

Исследование основано на данных, полученных Обзор линий HI/OH/рекомбинации Млечного Пути (THOR), программное обеспечение для мониторинга, основанное на Очень большая коллекция Карла Г. Янского (VLA) в Нью-Мексико. Используя радиоантенны VLA сантиметрового диапазона, этот проект изучает формирование молекулярных облаков, превращение атомов в молекулярный водород, магнитное поле галактики и другие вопросы, связанные с межзвездной средой и звездообразованием.

Конечная цель состоит в том, чтобы определить, как два наиболее распространенных изотопа водорода сходятся, образуя плотные облака, которые поднимаются к новым звездам. Изотопы включают атомарный водород (H), состоящий из одного протона, одного электрона и не содержащий нейтронов, и молекулярный водород (H).₂) состоит из двух атомов водорода, соединенных ковалентной связью. Последние только сгущаются в относительно компактные облака, из которых образуются морозные области, где со временем появляются новые звезды.

На этом изображении показан вид сбоку Млечного Пути, измеренный спутником Gaia Европейского космического агентства. Темная полоса состоит из газа и пыли, которая гасит свет от слившихся звезд. Галактический центр Млечного Пути указан справа от изображения, и он ярко сияет под темной областью. Прямоугольник слева от центра указывает на расположение нитей «Мэгги». Показывает распределение атомарного водорода. Цвета указывают на разные скорости газа. Авторы и права: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO и Т. Мюллер/Дж. Сид/MPIA

Процесс перехода атомарного водорода в молекулярный до сих пор во многом неизвестен, что сделало эту чрезвычайно длинную нить особенно захватывающим открытием. В то время как самые большие известные облака молекулярного газа имеют длину около 800 световых лет, Magi имеет длину 3900 световых лет и ширину 130 световых лет. Как объяснил Сайед в недавнем MPIA пресс-релиз:

«Этот поток способствовал этому успеху. Мы пока точно не знаем, как вы туда попали. Но струна простирается примерно на 1600 световых лет ниже плоскости Млечного Пути. Наблюдения также позволили нам определить скорость газообразного водорода.. Это позволило показать, что скорости вдоль взрывателя практически не различаются.«

Анализ команды показал, что материал в нити имеет среднюю скорость 54 км/с.^-1, который они в первую очередь определили, измерив вращение диска Млечного Пути. Это означает, что излучение имеет длину волны 21 см (он же «водородная линияОн был виден на космическом фоне, что делало структуру узнаваемой. «Наблюдения также позволили нам определить скорость газообразного водорода, — сказал Хенрик Бойтер, президент THOR и соавтор исследования. нити почти не отличаются».

Это изображение в искусственных цветах показывает распределение атомарного водорода, измеренное на длине волны 21 см. Красная пунктирная линия показывает отведения «Мэгги». кредит: с. Магистр / MPIA

Из этого исследователи сделали вывод, что Магги представляет собой целостную структуру. Эти результаты подтвердили наблюдения, сделанные год назад Хуаном де Солером, астрофизиком из Венского университета и соавтором статьи. Когда он заметил нить, он назвал ее самой длинной рекой в ​​своей родной Колумбии: Рио-Магдалена (английский язык: Маргарет или «Мэгги»). В то время как Мэгги могла быть идентифицирована в предыдущей оценке данных THOR, проведенной Солером, только текущее исследование продемонстрировало вне всяких разумных сомнений, что это связная структура.

Основываясь на ранее опубликованных данных, команда также подсчитала, что Маги содержит 8% молекулярного водорода по массе. При ближайшем рассмотрении команда заметила, что газ сходится в разных точках вдоль нити, что привело их к выводу, что газообразный водород накапливается в больших облаках в этих местах. Они также предсказали, что атомарный газ будет постепенно конденсироваться в молекулярную форму в этих средах.

«Однако многие вопросы остаются без ответа», — добавил Сайед. «Дополнительные данные, которые, как мы надеемся, дадут нам больше информации о доле молекулярного газа, уже ждут анализа». К счастью, вскоре заработают несколько космических и наземных обсерваторий, а также телескопы, которые будут оснащены для изучения этих нитей в будущем. К ним относятся Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и опросы на радио, такие как массив квадратных километров (СКА), что позволит нам просмотреть самый ранний период Вселенной («космический рассвет») и первые звезды в нашем мире.

Первоначально опубликовано в Вселенная сегодня.

Для получения дополнительной информации об этом исследовании см. В Млечном Пути обнаружена массивная волокнистая структура длиной 3900 световых лет..

Ссылка: «Нити Мэгги»: физические свойства гигантского атомного облака» Дж. Сайеда, Дж. Д. Солера, Х. Бейтера, Ю. Ванга, С. Сури, Дж. Д. Хеншоу, М. Ринера, С. Биали, С. Резаи Х. ., Дж. М. Стил, П.Ф. Доступно здесь. Астрономия и астрофизика.
DOI: 10.1051/0004-6361/202141265