Майже 1000 таємничих ниток виявлено в центрі Чумацького Шляху

Безпрецедентне зображення турбулентного центру нашої галактики, отримане за допомогою нового телескопу, виявило майже 1000 таємничих філаментів, які незрозумілим чином бовтаються у космосі.

Про відкриття повідомляють у Північно-Західному університеті, передають OstanniPodii.com.

З протяжністю до 150 світлових років, одновимірні нитки (або філаменти) зустрічаються парами та скупченнями, часто укладені на рівній відстані одна від одної, як струни на арфі. За допомогою спостережень на радіохвилях, Фархад Юсеф-Заде з Північно-Західного університету відкрив високоорганізовані магнітні нитки на початку 1980-х років. Він виявив, що загадкові нитки складаються з електронів космічних променів, що обертаються в магнітному полі зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Але відтоді їх походження залишається нерозгаданою таємницею.

Тепер нове зображення дало можливість побачити в 10 разів більше ниток, ніж було виявлено раніше, що дозволило Юсефу-Заде та його команді вперше провести статистичні дослідження широкої популяції ниток. Ця інформація потенційно може допомогти їм нарешті розгадати давню таємницю.

Дослідження було прийнято до публікації в The Astrophysical Journal Letters.

«Ми тривалий час вивчали окремі нитки з короткозорим поглядом», — сказав Юсеф-Заде, провідний автор роботи. «Тепер ми, нарешті, бачимо загальну картину — панорамний вид, наповнений великою кількістю філаментів. При вивченні кількох філаментів важко зробити будь-який реальний висновок про те, що вони собою представляють і звідки вони взялися. Це переломний момент у розвитку нашого розуміння цих структур».

Юсеф-Заде є професором фізики та астрономії в Вайнбергському коледжі мистецтв і наук Північно-Західного університету та членом Центру міждисциплінарних експлорацій і досліджень в області астрофізики (CIERA).

Створення зображення

Для того, щоб створити зображення з безпрецедентною чіткістю та деталізацією, астрономи витратили три роки на огляд неба та аналіз даних у Південноафриканській радіоастрономічній обсерваторії (SARAO). Використовуючи 200 годин часу на телескопі MeerKAT цієї обсерваторії, дослідники зібрали мозаїку з 20 окремих спостережень за різними ділянками неба в напрямку центру галактики Чумацький Шлях, розташованого за 25 000 світлових років від Землі.

Повне зображення буде опубліковано в додатковій супровідній статті, очолюваній астрофізиком Оксфордського університету Іаном Хейвудом у співавторстві з Юсеф-Заде, у майбутньому випуску The Astrophysical Journal. Поряд з філаментами на зображенні видніються радіовипромінювання від численних явищ, включаючи спалахи зірок, зоряні розсадники та нові залишки наднових.

«У процесі роботи над цим зображенням я провів багато часу, роздивляючись його, і ніколи не втомлююся від нього», — сказав Хейвуд. «Коли я показую це зображення людям, які можуть бути новачками в радіоастрономії або іншим чином не знайомі з нею, я завжди намагаюся підкреслити, що радіозображення не завжди було таким, і що MeerKAT насправді є стрибком вперед з точки зору його можливостей. Для мене було справжнім привілеєм працювати всі ці роки з колегами зі SARAO, які створили цей фантастичний телескоп».

Щоб розглянути нитки в більш дрібному масштабі, команда Юсефа-Заде використала метод видалення фону з основного зображення, щоб ізолювати філаменти від навколишніх структур. Отримана картина його вразила.

«Це як сучасне мистецтво», — сказав він. «Ці образи такі красиві та багаті, й таємничість усього цього робить їх ще цікавішими».

Що ми знаємо

Попри те, що навколо філаментів залишається багато таємниць, Юсеф-Заде зміг зібрати більшу частину головоломки. У своїй останній роботі він та його колеги спеціально досліджували магнітні поля філаментів і роль космічних променів у освітленні магнітних полів.

Зміна випромінювання, що виходить з філаментів, дуже відрізняється від випромінювання нещодавно відкритого залишку наднової, що дозволяє припустити, що ці явища мають різне походження. Дослідники виявили, що більш імовірно, що філаменти пов’язані з минулою активністю центральної надмасивної чорної діри Чумацького Шляху, а не скоординованими спалахами наднових. Нитки також можуть бути пов’язані з величезними бульбашками з радіовипромінюванням, які Юсеф-Заде та його колеги виявили у 2019 році.

І хоча Юсеф-Заде вже знав, що філаменти намагнічені, тепер він може сказати, що магнітні поля посилюються вздовж філаментів, що є основною характеристикою, спільною для всіх філаментів.

«Ми вперше змогли вивчити статистичні характеристики ниток», - сказав він. «Вивчаючи статистику, ми можемо більше дізнатися про властивості цих незвичайних джерел».

«Якби ви були з іншої планети, наприклад, і зустріли одну дуже високу людину на Землі, ви могли б припустити, що всі люди високі. Але якщо ви проведете статистику для популяції людей, ви зможете знайти середній зріст. Саме цим ми й займаємося. Ми можемо визначити силу магнітних полів, їх довжину, орієнтацію та спектр випромінювання».

Чого ми не знаємо

Серед таємниць, що залишилися, Юсеф-Заде особливо спантеличений тим, як структуровані філаменти. Філаменти всередині скупчень відокремлені одна від одної на абсолютно однаковій відстані — приблизно як відстань від Землі до Сонця.

«Вони майже нагадують регулярні інтервали у сонячних петлях», — сказав він. «Ми досі не знаємо, чому вони збираються в скупчення, не розуміємо, як вони розділяються, і ми не знаємо, як виникають ці регулярні інтервали. Щоразу, коли ми відповідаємо на одне запитання, виникає безліч інших».

Юсеф-Заде та його команда також досі не знають, чи рухаються філаменти, чи змінюються з часом, чи що змушує електрони прискорюватися з такою неймовірною швидкістю.

«Як можна прискорити електрони до швидкості, близької до швидкості світла?» запитує він. «Одна з ідей полягає в тому, що на кінці цих філаментів є деякі джерела, які прискорюють ці частинки».

Що далі

На цей час Юсеф-Заде та його команда ідентифікують та каталогізують кожен філамент. Кут, крива, магнітне поле, спектр та інтенсивність кожної нитки будуть опубліковані в майбутньому дослідженні. Розуміння цих властивостей дасть астрофізикам більше підказок щодо невловної природи філаментів.

Телескоп MeerKAT, запущений у липні 2018 року, продовжить розкривати нові секрети.

«Ми, безумовно, на крок ближче до повнішого порозуміння», – каже Юсеф-Заде. «Але наука — це серія прогресів на різних рівнях. Ми сподіваємося, що ми досягнемо суті, але потрібні додаткові спостереження та теоретичний аналіз. Повне розуміння складних об’єктів потребує часу».

Дослідження «Статистичні властивості популяції філаментів галактичного центру: спектральний індекс та рівнорозподілене магнітне поле» було підтримано NASA та Національним науковим фондом США.

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