Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 17.08.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Филаменты Млечного Пути: "Гершель" раскрывает тайны галактической паутины

Филаменты Млечного Пути: «Гершель» раскрывает тайны галактической паутины
shortstoryf

Работа космической обсерватории «Гершель» показала, что наша Галактика пронизана разнообразными волокнистыми структурами, называемыми филаментами, причём такие структуры можно обнаружить на любой шкале расстояний. Уже сейчас можно смело говорить, что филаменты были обнаружены, начиная от соседних облаков, в которых космическая паутина простирается на несколько световых лет, и заканчивая гигантскими структурами, протянувшимися на сотни световых лет в спиральных рукавах Млечного Пути. Кажется, что филаменты действительно вездесущи. И эти исследования «Гершеля» ещё больше разожгли интерес к этим образованиям, подчёркивая их важную роль в процессах звёздного формирования.

Как известно, звёзды рождаются в самых плотных областях межзвёздной среды, разряженной смеси газа и пыли, которая проникает во все галактики, включая наш Млечный Путь. Одним из самых интригующих вопросов в современной астрономии является понимание того, как это вещество, которое, как правило, характеризуется низкой плотностью, может объединиться, создавая более плотные концентрации, которые позже развиваются в компактные ядра и зажигают звёзды. В поиске ответов астрономы пристально изучают гигантские молекулярные облака, космические инкубаторы, в которых газ и пыль преобразуются в звёзды. Сейчас исследователи научились наблюдать их используя множество методов, но решающим подходом является наблюдение за инфракрасным светом, так как межзвёздный материал ярко светит на этих длинах электромагнитного спектра.

В этом смысле космическая обсерватория «Гершель» была настоящим прорывом в этих исследованиях, смогла стать главным поставщиком инфракрасных исследований Вселенной. Исследуя часть электромагнитного спектра, которая расположена от дальнего инфракрасного до субмиллиметрового диапазона, «Гершель» за три с половиной года наблюдений сумел получить беспрецедентные данные о космическом пространстве. Одним из ключевых аспектов, которые проявили себя во время этих исследований, стало присутствие сети филаментов всюду в межзвёздной среде нашей Галактики. А в дальнейшем удалось установить, что они близко связаны с формированием новых звёзд. До «Гершеля» астрономы уже смогли идентифицировать несколько нитей в межзвёздных облаках и признали их потенциальную важность для звёздного формирования. Однако, только с увеличенной чувствительностью, пространственным разрешением нового аппарата и объединёнными данными от крупномасштабных обзоров учёным удалось в полной мере оценить волокнистые структуры в Млечном Пути.

Одна из таких работ, которую провёл «Гершель», называется Обзор Пояса Гулда, сосредоточенной на гигантском кольце формирующих звёзды областей, все которые расположены  не далее, чем на 1500 световых лет от Солнца. Близость этих облаков позволила астрономам получить исключительно детализированное представление о запутанных паутинах нитей в каждом регионе, который они исследовали.

  • Разлом Орла

    На этом изображение показан Разлом Орла (Aquila Rift), точнее его часть, в которой можно наблюдать расширяющуюся структуру звёздного облака. Подробное изучение этого комплекса показало присутствие 32 филаментов, и у всех, кажется, есть почти одинаковая ширина в 0.3 световых года. В этом регионе в космические нити включено более 500 компактных ядер, приблизительно 60 процентов из них гравитационно связаны и являются основными кандидатами в будущие звёзды. Все эти дозвёздные ядра расположены в самых плотных, непостоянных нитях облака, главным образом вдоль двух основных, простирающихся на изображении по диагонали из верхнего правого угла до нижнего левого, и от верхнего левого вниз. Здесь уже обнаружено приблизительно 200 протозвёзд, некоторые из них видны как яркие пятна вдоль главных филаментов. Две очень яркие области по краям изображения обозначают молекулярные области HII, в которых молодые яркие звёзд освещают ионизированный водород, заставляя его сиять. Разлом Орла расположен от нас на расстоянии 850 световых лет и принадлежит Поясу Гулда — гигантскому кольцу звёзд и формирующих звезды областей вокруг Солнца. Изображение содержит в себе информацию от SPIRE на длине волны 500 микрометров и от PACS на длинах волн 160 и 70 микрометров. Источник: ESA/Herschel/SPIRE/PACS/Ph. André (CEA Saclay) for the ‘Gould Belt survey’ Key Programme Consortium

  • IC 5146

    Здесь показана волокнистая структура, простирающаяся из рассеянного звёздного скопления IC 5146, которое является частью молекулярного облака. Детальное изучение этого комплекса показало присутствие в общей сложности 27 филаментов с приблизительно одинаковой шириной в 0.3 световых лет. Обнаружено более 350 компактных ядер, включённых в нити в данном регионе, приблизительно 45 из них гравитационно связаны. Все эти дозвёздные ядра расположены в самых плотных, неспокойных нитях облака, главным образом вдоль основного филамента, видимого в центральной части изображения. Пылающая сфера слева изображения является конкретно IC 5146 или туманностью Кокон, она является областью HII, в которой звёзды типа B0 освещают ионизированный водород. Некоторые молодые звёзды видны здесь как яркие пятна. IC 5146 расположилась на расстоянии 1500 световых лет от Солнца и принадлежит Поясу Гулда. Изображение получено с помощью SPIRE на длинах 500 и 250 микрометров, и с помощью PACS на длине 70 микрометров. Источник: ESA/Herschel/SPIRE/PACS/D. Arzoumanian (CEA Saclay) for the ‘Gould Belt survey’ Key Programme Consortium

«Больше всего мы удивились тому, насколько вездесущи филаменты в этих соседних облаках и, опять же, их близкой связи со звёздным формированием. Но тут есть нечто больше: все эти наблюдения показали, что у нитей, которые могут распространяться на несколько световых лет в длину, возможно, существует универсальная ширина размером примерно в одну треть светового года», — объясняет Филипп Андре, научный руководитель «Гершеля» во время исследований Пояса Гулда.

Полярное Сияние

На этом снимке показана расширяющаяся структура филаментов неподвижного облака Полярное Сияние. Оно отстоит от нас на расстоянии 490 световых лет и характеризуется самой минимальной степенью рождения новых звёзд. Проанализировав данный снимок исследователи установили, что здесь присутствует более 60 нитей, 31 из которых были изучены подробно. Их ширина так же варьируется в пределах 0.3 световых лет. Здесь удалось выявить более 300 компактных ядер, но вряд ли хоть какая-то пара из них является гравитационно связанной. Это изображение основано на данных от SPIRE на длинах 250, 350 и 500 микрометров. Источник: ESA/Herschel/SPIRE/Ph. André (CEA Saclay) for the ‘Gould Belt survey’ Key Programme Consortium and A. Abergel (IAS Orsay) for the ‘Evolution of Interstellar Dust’ Key Programme Consortium

Астрономы всё ещё пытаются вникнуть в некоторые детали процессов звёздного формирования, имеющих место в этих облаках, а помочь им в этом должно изобилие разнообразных данных, собранных «Гершелем». В то время как большинство нитей усеяно компактными ядрами, предполагая, что звёзды совершенно определённо формируются в этих плотных скоплениях межзвёздной среды, также присутствуют области, которые показывают сложные сплетения космических нитей, но не содержат в себе признаков проходящих процессов рождения новых звёзд. Исследователи изучили один такой объект под названием «Полярное Сияние» (Polar Flare) — молекулярное облако, расположенное в направлении области вокруг полярной звезды — анализ показал, что космические нити должны так или иначе предшествовать началу звёздного формирования. Итак, сценарий, которые вытекает из новых данных от «Гершеля», предполагает, что процессы рождения новых звёзд происходят в два шага: во-первых, бурное движение межзвёздного газа и пыли создаёт запутанные нагромождения волокнистых структур; во-вторых, возникают гравитационные силы, заставляя только самые плотные филаменты сокращаться и фрагментироваться, в конечном счете, приводя к рождению новых звёзд.

В дополнении ко всему астрономы обнаружили, что вещество, тянущееся вдоль нитей, не является статичным. Всё это напоминает сеть каналов, самые большие филаменты не просто так перетягивают к себе вещество, но оно притекает к ним в виде более мелких филаментов. Поразительный пример таких процессов хорошо прослеживается в молекулярном облаке в созвездии Тельца, в котором филаменты B211/B213 демонстрируют перпендикулярное направление во время движения к главной нити. Этот пример очень хорошо коррелирует с предсказаниями числовых моделирований, которые пытаются предсказать процессы звёздного формирования в молекулярных облаках. Согласно этим исследованиям, межзвёздный материал течёт к плотным нитям вдоль путей, которые параллельны направлению локального магнитного поля. Таким образом, новые данные указывают на важность межзвёздных магнитных полей при формировании этих структур.

Орион A

Молекулярное облако Орион A. Источник: ESA/Herschel/Ph. André, D. Polychroni, A. Roy, V. Könyves, N. Schneider for the Gould Belt survey Key Programme

Однако, процессы звёздообразования протекают не только в космических нитях. В то время как эти структуры могут быть основным местом рождения молодых звёзд, данные от «Гершеля» так же подтвердили появление звёздных объектов в экстраординарных местах, то есть небольшая часть звёзд может сформироваться далеко от плотных нитей. В частности, детальное изучение молекулярных облаков L1641 комплекса Орион A показало, что звёздное формирование вдоль космических нитей является предпочтительным каналом для рождения типичных звёзд солнечного типа, в то время как звёзды, которые рождаются далеко от этих плотных, удлинённых структур, имеют более низкие массы. Такая раздвоенность поведения звёзд может быть результатом того, что у звёзд, которые рождаются вдоль нитей, есть больше доступного сырья, с помощью которого они могут набрать достаточную массу.

Другой замечательный и ключевой вывод, который удалось получить благодаря «Гершелю», говорит о том, что присутствие и распространение филаментов не ограничены нашей непосредственной окрестностью. Фактически, эти структуры так же появляются всюду в области обзора аппарата под названием Hi-GAL, в рамках которого было изучено распространение межзвёздной среды в большом диске, простирающимся на 100000 световых лет, который является главной областью рождения звёзд в Млечном Пути.

«Мы обнаружили большое количество огромных нитей, длиной в пределах от нескольких до ста световых лет, которые выглядят совсем как скелет нашей Галактики. Возможно, эти структуры были результатом различных физических процессов, чем те, которые дают начало небольшим нитям, наблюдаемым вблизи от Солнца, вне сомнения остаётся тот факт, что филаменты вездесущи», — объясняет Серджио Молинари, научный руководитель обзора Hi-GAL.

Теперь, когда исследования аппарата завершились, осталось одно бесспорной утверждение: филаменты играют ведущую роль в наращивании галактического вещества, создавая благоприятные области для рождения звёзд. Вероятнее всего это иерархический процесс, начинающийся на очень крупных масштабах и простирающийся всё дальше и дальше, к меньшим масштабам, направляя межзвёздный газ и пыль во всё более и более плотные концентрации, таким образом способствуя рождению новых звёзд по всей Галактике. Такое фрагментирование крупных нитей в компактные ядра, которые позже развиваются в звёзды, было обнаружено вдоль всей плоскости Млечного Пути, даже в его наиболее удалённых, периферийных регионах. Дальнейшее исследование обзора Hi-GAL показало присутствие новых и ещё более впечатляющих филаментов, простирающихся на более чем сотни световых лет и протекающих через спиральные рукава Галактики. В исследовании было обнаружено девять нитей в некоторых очень плотных, внутренних областях плоскости Галактики, которые впервые были обнаружены посредством эмиссии пыли, которая расположилась в них. Это позволило точно определить их массу, размеры, и физические характеристики. Астрономы предполагают, что ещё почти сто подобных гигантских структур всё ещё скрываются в данных Hi-GAL.

  • Молекулярное облако Тельца

    Это трёхцветное изображение филамента B211/B213 в молекулярном облаке в созвездии Тельца, получено путём объединения снимков на длинах волн 160 микрометров (синий цвет), 250 микрометров (зелёный цвет) и 500 микрометров (красный цвет), охватывает область 2 на 5 градусов. Облако Тельца представляет собой область активного звёздообразования на расстоянии 450 световых лет от нас. На снимке показано свечение космической пыли в межзвёздном веществе, которое пронизывает облако, демонстрируя нам запутанные образцы нитей, усеянные несколькими компактными, яркими ядрами — зародышами будущих звёзд. Филамент B211/B213 яркий пример того, что вещество вокруг его совершенно не статично. Источник: ESA/Herschel/PACS, SPIRE/Gould Belt survey Key Programme/Palmeirim et al. 2013

  • Галактическая плоскость

    Галактическая плоскость Млечного пути от космической обсерватории Гершель. Источник: ESA/PACS & SPIRE Consortium, S. Molinari, Hi-GAL Project

  • Галактическая плоскость филаменты

    Трёхцветное изображение, показывает часть плоскости Млечного Пути, огромного диска диаметром приблизительно 100000 световых лет, в котором формируется большинство звёзд. Этот снимок протянулся примерно на 8 градусов и показывает периферийную область плоскости Галактики в направлении к её краю. Астрономы здесь смогли обнаружить примерно 500 филаментов протяжённостью от нескольких до 30 световых лет. Самые выдающиеся из них можно заметить в левой части изображения, а так же в верхнем правом углу. Это изображение хорошо иллюстрирует то, как крупномасштабные структуры фрагментируются в компактные ядра, которые затем развиваются в звёзды. Источник: ESA/Herschel/PACS, SPIRE/Hi-GAL Project/Schisano et al. 2014

«Такое запутанное распределение нитей в межзвёздной среде, которое показал «Гершель», определённо поменял нашу точку зрения на то, как звёзды формируются в Млечном Пути и, по-видимому, в других подобных галактиках», — Горан Пилбратт, научный руководитель миссии «Гершель».

По информации Европейского космического агентства.

Наиболее выдающиеся филаменты, обнаруженные «Гершелем»

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google