Астрономи знайшли "розрив" в одному зі спіральних рукавів Чумацького Шляху

Вчені помітили раніше невпізнану особливість нашої галактики Чумацький Шлях: контингент молодих зірок та зореутворювальних хмар стирчить з одного зі спіральних рукавів Чумацького Шляху, як тріска з дерев’яної дошки.

З протяжністю на 3000 світлових років, це перша велика споруда, ідентифікована з орієнтацією, що сильно відрізняється від орієнтації рукава, розповідають в Лабораторії реактивного руху НАСА.

Астрономи мають приблизне уявлення про розмір та форму рукавів Чумацького Шляху, але багато залишається невідомим: вони не можуть побачити повну будову нашої галактики, тому що Земля знаходиться всередині неї. Це схоже на те, щоб стояти посеред Таймс-сквер і намагатися намалювати карту острова Манхеттен. Чи могли б ви досить точно виміряти відстані, щоб зрозуміти, чи знаходяться дві будівлі в одному кварталі чи на декількох вулицях одна від одної? І як ви могли б сподіватися побачити весь край острова з такою кількістю речей на вашому шляху?

Щоб дізнатися більше, автори нового дослідження зосередилися на неподалік розташованій частині одного з рукавів галактики, званого рукавом Стрільця. За допомогою космічного телескопа NASA “Спітцер”, до його виходу з експлуатації у січні 2020 року, вони шукали новонароджені зорі, що знаходяться в хмарах газу та пилу (так званих туманностях), де вони утворюються. Спітцер виявляє інфрачервоне світло, яке може проникати через ці хмари, тоді як видиме світло (те, яке бачать людські очі) блокується.

Вважається, що молоді зорі та туманності тісно пов’язані з формою рукавів, в яких вони проживають. Щоб отримати 3D-зображення сегмента рукава, вчені використали останні дані, опубліковані з місії ЄКА (Європейського космічного агентства) Gaia, щоб точно виміряти відстані до зірок. Поєднані дані показали, що довга, тонка структура, пов′язана з рукавом Стрільця, складається з молодих зірок, що рухаються через космос майже з однаковою швидкістю та в одному напрямку.

"Ключовою властивістю спіральних рукавів є те, наскільки щільно вони закручуються навколо галактики", - сказав Майкл Кун, астрофізик з Калтеху, провідний автор нової роботи. Ця характеристика вимірюється кутом нахилу рукава. Коло має кут нахилу 0 градусів, і коли спіраль стає більш відкритою, кут нахилу збільшується. "Більшість моделей Чумацького Шляху припускають, що рукав Стрільця утворює спіраль з кутом нахилу приблизно 12 градусів, але структура, яку ми розглядали, дійсно виділяється під кутом майже 60 градусів".

Подібні структури, які іноді називають шпорами або пір’ям, часто зустрічаються на рукавах інших спіральних галактик. Десятиліттями вчені ставили собі питання, чи спіральні рукави нашого Чумацького Шляху також усіяні цими структурами, чи вони відносно гладкі.

Виявлений контингент зірок та зореутворювальних хмар, що виступає з рукава Стрільця Чумацького Шляху. На вставці показано розмір структури та відстань від Сонця. (NASA)

Вимірювання Чумацького Шляху

Нововиявлена особливість містить чотири туманності, відомі своєю захопливою красою: туманність Орла (яка містить Стовпи Творіння), туманність Омега, Потрійну туманність та туманність Лагуна. У 1950-х роках група астрономів зробила приблизні вимірювання відстані до деяких зірок цих туманностей і змогла зробити висновок про існування рукава Стрільця. Їх робота стала однією з перших доказів спіральної структури нашої галактики.

"Відстані є одними з найскладніших речей для вимірювання в астрономії", - сказав співавтор Альберто Кроне-Мартінс, астрофізик та викладач інформатики з Каліфорнійського університету в Ірвіні та член Консорціуму з обробки та аналізу даних Gaia (DPAC). "Лише недавні прямі вимірювання відстані від Gaia зробили геометрію цієї нової структури настільки очевидною".

У новому дослідженні вчені також спиралися на каталог із більш ніж ста тисяч новонароджених зірок, відкритих Спітцером під час опитування галактики під назвою "Екстраординарне інфрачервоне опитування середньої площини Галактичної спадщини" (GLIMPSE).

"Коли ми поєднали дані Геї та Спітцера і нарешті побачили цю детальну тривимірну карту, ми зрозуміли, що в цьому регіоні існує досить багато складності, якої раніше просто не було видно", - сказав Кун.

Астрономи ще не до кінця розуміють, що викликає утворення спіральних рукавів у таких галактиках, як наша. Попри те, що ми не можемо побачити повну структуру Чумацького Шляху, здатність вимірювати рух окремих зірок корисна для розуміння цього явища: зорі у нововиявленій структурі, ймовірно, утворилися приблизно в той же час, в одній загальній площі, і на них однозначно впливали сили, що діють усередині галактики, включаючи гравітацію та зсув через обертання галактики.

"Зрештою, це нагадування про те, що існує багато невизначеностей щодо масштабної структури Чумацького Шляху, і нам потрібно подивитися на деталі, якщо ми хочемо зрозуміти цю загальну картину", - сказав один зі співавторів роботи Роберт Бенджамін, астрофізик з Університету Вісконсін-Уайтвотер та головний дослідник опитування GLIMPSE. "Ця структура є невеликим фрагментом Чумацького Шляху, але вона може розповісти нам щось суттєве про галактику в цілому".

Дослідження було опубліковане в журналі Astronomy & Astrophysics.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.