Астрономи знайшли холодний молекулярний газ в галактичному вітрі Чумацького Шляху

Американські астрономи, використовуючи дані спостережень з радіотелескопів Грін-Бенк, APEX і Австралійського компактного масиву радіотелескопів ATCA, виявили в галактичному вітрі Чумацького Шляху холодний молекулярний газ. Раніше в ньому спостерігалися тільки гарячий і теплий іонізований газ з температурою від 106 до 104 кельвін, а також холодний атомарний газ із температурою від 103 до 104 кельвін, пише видання Nature.

Центр Чумацького Шляху, який знаходиться на відстані 8,2 кілопарсека від Сонця — ідеально підходить для вивчення складних фізичних процесів, зокрема тих, що супроводжують галактичний вітер. Вважається, що сьогоднішні кордони такого вітру — це бульбашки Фермі, дві заповнених гарячим газом області, які простягаються на відстань до 10 кілопарсек від площини Галактики.

До теперішнього часу за допомогою радіотелескопів всередині цих кордонів виявлено кілька сотень хмар нейтрального газу, проте незрозуміло, чи є ці хмари наслідком того ж самого явища, в результаті якого утворилися бульбашки. Хмари були відкриті завдяки їхній аномально високій променевій швидкості, яка непорівнянна з обертанням галактики та може бути пояснена моделлю двоконусного вітру, в якій вони підіймаються від центру галактики, досягаючи максимальної швидкості в 330 кілометрів на секунду після приблизно 2,5 кілопарсек.

Щоб зрозуміти, чи показують ці структури молекулярний газ, Енріко Ді Теодоро (Enrico Di Teodoro) з Університету Джонса Хопкінса і його колеги досліджували дві хмари (MW-C1 і MW-C2) в лінії випромінювання 12CO на частоті 230,538 гігагерца за допомогою 12-метрового радіотелескопа APEX у Чилі. За даними спостережень радіотелескопа Грін-Бенк ці дві хмари мають порівняно високу щільність (масу речовини, що припадає на одиницю площі та протестували уздовж променя зору) атомарного водню, а також мають витягнуту «від голови до хвоста» форму в напрямку, протилежному центру Галактики.

Астрономи склали карту обох хмар в лінії випромінювання 12CO і виявили молекулярний газ, який виходить із центру Галактики. При цьому в хмарі MW-C1 знайдено 5 явних компактних осередків молекулярного газу, сконцентрованого у напрямку до тієї частини хмари, яка дивиться на центр галактики, а типова ширина лінії порівняно невисока. У другій хмарі, MW-C2 випромінювання розподілено вздовж ниткоподібної структури з деякими більш слабкими і дифузними осередками в області у напрямку, протилежному центру Чумацького Шляху. Випромінювання поширене в більшому швидкісному діапазоні, ніж в першій хмарі. Спостережувані особливості говорять про те, що в другій хмарі холодний газ взаємодіє і перемішується з навколишнім середовищем більш ефективно, ніж в першій.

Теодоро і його колеги вважають, що у вивчених ними об'єктах спостерігаються різні еволюційні стадії холодної хмари, які руйнуються в ході взаємодії з гарячим потоком. Згідно з розробленою астрономами моделлю, друга хмара знаходиться в потоці галактичного вітру приблизно у два рази довше, ніж перша — 7 мільйонів років проти 3, і рухається швидше — 300 кілометрів на секунду проти 240 кілометрів на секунду. Обсяг молекулярного газу в першому хмарі оцінюється в 380 мас Сонця, а в другому — в 375 мас, при цьому дослідники відзначають, що це нижні межі оцінки, і маса такого газу може бути в десять разів більшою. Цей холодний вихідний потік впливає на цикл газу у внутрішній частині Галактики і може являти собою важливий механізм, який регулює активність зореутворення в Центральній молекулярній зоні.

Такий величезний обсяг молекулярного газу з високою швидкістю приводить в подив, вважають автори статті. Річ у тому, що існуючі моделі галактичного вітру, які підтримується активним ядром, ґрунтуються на дуже потужних джерелах. Поки немає моделі, яка пояснювала б, що порівняно невелика чорна діра на кшталт Стрільця A* може виштовхувати великі обсяги холодного газу, навіть якщо вона зараз не проявляє високу активність. Темп зореутворення в Центральній молекулярній зоні також недостатньо великий, щоб пояснити приблизний рівень вихідного холодного газу, і немає спостережних даних про те, що достатня для такого пояснення зміна темпу відбувалася в останні кілька мільйонів років.

Сценарій, в якому зореутворення в центрі Галактики виникає епізодично на великому масштабі (10-50 мільйонів років) і зараз знаходиться недалеко від мінімуму, може допомогти частково пояснити спостережувані й передбачувані обсяги холодного газу в галактичному вітрі, хоча модель, розроблена Теодоро і його колегами, передбачає, що такі хмари газу живуть менше ніж 10 мільйонів років. Астрономи вважають, що більш детальні спостереження хмар молекулярного газу в галактичному вітрі Чумацького Шляху повинні дати краще розуміння цього феномена.