Радіація, а не наднові, викликає супервітри у деяких галактиках, припускають астрономи

Коли астрономи спостерігають супервітри, що рухаються з надзвичайно високою швидкістю від суперзоряних кластерів або «спалахів зореутворення», вони припускали, що ці вітри викликані надновими, тобто вибухами зірок.

Про це розповідають у Мічиганському університеті (UM).

Так було зі спалахом зореутворення під назвою Mrk 71 у сусідній галактиці. Астрономи спостерігали неймовірно швидкі супервітри – які рухаються зі швидкістю приблизно 1% від швидкості світла – що виходять зі скупчення, і класичні міркування припускали, що газ до такої швидкості розганяють вибухи багатьох наднових.

Але астрономи UM вважають, що наднові не є причиною: скупчення занадто молоде, щоб мати наднові. Вони підозрюють, що за супервітром стоїть інший механізм.

Вивчаючи властивості вітру та спалаху зореутворення, астрономи встановили, що ультрафіолетове випромінювання від самого компактного спалаху зореутворення викликає супервітер. Їхні висновки, опубліковані в журналі Astrophysical Journal Letters, можуть допомогти пояснити один з розділів історії виникнення Всесвіту.

Наближене зображення регіону Мрк 71. Credit: Sally Oey

Відразу після Великого вибуху Всесвіт був дуже щільним і непрозорим, каже провідна авторка та аспірантка Олена Комарова. Всесвіт був настільки щільно заповнений частинками, що світло не могло пройти крізь них.

“Але коли перші зорі утворилися в перших галактиках, вони випромінювали багато ультрафіолетового світла. І це, по суті, випаровує газ у Всесвіті”, - сказала Комарова. “Це процес подібний до того, коли вранці у вас туман, крізь який ви не можете бачити, але потім приходить сонячне світло і вдаряється в туман, він починає розпадатися на менші краплі, і ви починаєте бачити, як проходить світло”.

За цією аналогією нейтральні атоми водню, які складають 92% космосу, є «туманом» у Всесвіті. Але коли світло почало виходити від перших зірок, що утворилися у Всесвіті, ультрафіолетове світло від цих зірок почало розбивати частинки водню.

“Всесвіт по суті стає прозорим, і це відбувається на так званому космічному світанку, коли з’являються перші зорі”, – сказала Комарова. “І ось що ми намагаємося з’ясувати: як отримати це ультрафіолетове світло, яке достатньо енергійне для випаровування Всесвіту, виходу з галактик, без поглинання його воднем?”

Комарова та Саллі Ой, професорка астрономії та старша авторка роботи, вважають, що відповідь криється у супервітрах, які вони виявили, що генеруються випромінюванням цих компактних галактик зі спалахом зореутворення. Випромінювання — ультрафіолетове світло — «випаровує» атоми водню, які складаються з одного протона й одного електрона, відриваючи електрони, іонізуючи їх.

“Тільки ультрафіолетове світло здатне зробити це, тому що світло має бути вище певного порогового значення енергії”, - сказала Ой. “Як тільки водень іонізований, він стає прозорим, оскільки не може захопити більше УФ-фотонів”.

На малюнку зображена карта яскравості газу в чотирьох діапазонах швидкостей, що демонструє поведінку вітру. Credit: Lena Komarova et al

Астрономи UM висунули гіпотезу про вітер, викликаний випромінюванням, щоб пояснити Mrk 71 — регіон спалаху зореутворення у галактиці NGC 2366. Досліджуючи спектр цього регіону, Комарова та Ой змогли вивчити структуру швидкостей газу та виявили плавний вітер, який виник у найяскравішому суперзоряному кластері Mrk 71.

“Ми виявили, що навіть якби були наднові, все одно не вистачило б енергії, щоб прискорити газ до швидкостей, які ми спостерігаємо”, — сказала Комарова. “Ми порівняли силу дії зоряного світла на газ із силою гравітації, і виявили, що випромінювання набагато сильніше за гравітацію, тому воно, по суті, може виштовхувати газ без того, щоб гравітація втягувала його назад. Це те, що ми називаємо керованим радіацією вітром”.

Саме прискорення відбувається, коли інтенсивне світло опромінює щільні згустки газоподібного водню з одного напрямку, штовхаючи газ вперед, подібно до того, як газ від спалаху виштовхує кулю з пістолета. Згустки повинні бути занадто щільними, щоб випаруватися ультрафіолетовим випромінюванням. Але світло також виривається через проміжки між щільними згустками водню й вириває згустки, розташовані далі від зоряного кластера.

“Причина, чому це пов’язано з дуже високими швидкостями, полягає в тому, що для того, щоб згустки розганялися до такої високої швидкості, вони повинні постійно захоплювати ці УФ-промені, навіть на великих відстанях від зоряного кластера”, – сказала Ой.

Дослідники гадають, що цей процес очищає шляхи для проходження ультрафіолетового світла між згустками газоподібного водню.

“Таким чином, це ультрафіолетове світло може фактично залишити своє скупчення, де воно народилося, і вийти в решту Всесвіту, щоб випарувати його”, - сказала Комарова. “Це вкладає ще один шматок у пазл загадки випаровування Всесвіту та пропонує конкретний фізичний механізм того, як це відбувається”.

Дослідники зробили свій висновок, використовуючи космічний телескоп Хаббл та архівні дані, зібрані в обсерваторії Джеміні-Північ на Гаваях.

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