Млечный Путь — наша родная галактика, но насколько хорошо мы её знаем? В рамках проекта, финансируемого NASA, команда под руководством исследователей из Университета Вилланова получила невиданный ранее вид центрального двигателя в сердце нашей галактики.
Новая карта этого центрального региона Млечного Пути, на создание которой ушло 4 года, раскрывает взаимосвязь между магнитными полями в сердце нашей галактики и холодными пылевыми структурами, которые там обитают. Данная пыль обычно образует строительные блоки звёзд, планет и, в конечном итоге, жизни, какой мы её знаем. Этот процесс управляется центральным двигателем Млечного Пути.
Это означает, что более чёткая картина взаимодействия пыли и магнитных полей позволит лучше понять Млечный Путь и наше место в нём. Выводы команды также имеют значение за пределами нашей галактики, предлагая представление о том, как пыль и магнитные поля взаимодействуют в центральных двигателях других галактик.
Понимание того, как формируются и развиваются звёзды и галактики, является важной частью истории происхождения жизни, но до сих пор взаимодействие пыли и магнитных полей в этом процессе несколько упускалось из виду, особенно в пределах нашей собственной галактики.
«Центр Млечного Пути и большая часть пространства между звёздами заполнены большим количеством пыли, и это важно для жизненного цикла нашей галактики, — рассказал сайту Space.com Дэвид Часс (David Chuss), руководитель исследовательской группы и профессор физики Университета Вилланова. — То, на что мы смотрели, было светом, излучаемым этими холодными пылинками, производимыми тяжёлыми элементами, созданными в звёздах и рассеивавшимися после того, как эти звёзды умирали и взрывались.»
Сложная картина магнитных полей Млечного Пути
В самом сердце Млечного Пути существует область, называемая центральной молекулярной зоной, которая заполнена примерно 60 миллионами солнечных масс пыли. Этот огромный резервуар пыли имеет температуру около минус 432,7 градусов по Фаренгейту (минус 258,2 градуса по Цельсию). Это всего на несколько градусов выше абсолютного нуля (минус 460 градусов по Фаренгейту/-273,15 °C), гипотетической температуры, при которой прекратилось бы всякое движение атомов.
Также в сердце Млечного Пути находится более горячий газ, который был лишён своих электронов, или «ионизирован», и существует в виде состояния материи, называемого «плазмой».
«Радиоволновые наблюдения этого региона содержат эти прекрасные вертикальные элементы, которые отслеживают магнитные поля в горячей, ионизированной плазменной составляющей центра Млечного Пути, — сказал Часс. — Мы попытались выяснить, какое отношение это имеет к компоненту холодной пыли.»
Команда также хотела узнать, как эта холодная пыль согласуется с магнитными полями в сердце Млечного Пути, что также показало бы, как ориентированы эти магнитные поля. Такая ориентация называется их «поляризацией».
Часс и его коллеги получили финансирование от NASA для исследования этой пыльной центральной зоны с помощью Стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA), которая представляла собой телескоп, облетевший земной шар на высоте 45 тыс. футов (13 716 метров) на борту самолёта Боинг 747.
В рамках проекта дальнеинфракрасного поляриметрического исследования большой площади CMZ (FIREPLACE) за 9 полётов была создана инфракрасная карта, которая охватывает центр Млечного Пути протяжённостью около 500 световых лет.
Используя измерения поляризации излучения, испускаемого пылью, которая ориентирована на магнитные поля, команда сделала вывод о сложной структуре самих этих магнитных полей. Затем это было наложено на трёхцветную карту, на которой голубым цветом показаны тёплая пыль розового оттенка и холодные пылевые облака. На изображении также желтым цветом показаны нити, излучающие радиоволны.
«Это путешествие, а не пункт назначения, но мы обнаружили, что это очень сложная вещь. Направления магнитного поля различаются по всем облакам в центре Млечного Пути, — объяснил Часс. — Это первый шаг в попытке выяснить, как поле, которое мы видим в радиоволнах в этих крупных организованных нитях, может быть связано с остальной динамикой центра Млечного Пути.»
Часс объяснил, что эту сложную картину магнитных полей он и команда FIREPLACE ожидали увидеть на новой карте SOFIA; наблюдения согласовались с менее масштабными инфракрасными и радиоволновыми наблюдениями, ранее выполненными в центре Млечного Пути. Однако чем эта новая карта действительно примечательна, так это своим масштабом. Ей удалось выявить некоторые ранее не нанесённые на карту регионы. Мелкие детали, вплетённые в неё, также ошеломляют.
«Я думаю, нам предстоит проделать большую работу, чтобы в конечном итоге прийти к таким выводам. Одна из вещей, которая, на мой взгляд, интересна, заключается в том, что некоторые поля, по-видимому, направлены в том же направлении, что и нити в радиоволнах, а некоторые из них, по-видимому, согласуются с направлением движения пыли дальше по диску, — сказал Часс. — Это дразнящий намёк на то, что, возможно, крупномасштабное поле в диске нашей галактики и вертикальное поле, которое мы заметили в центре Млечного Пути, связаны.»
В течение следующих 2-х лет Часс и его команда продолжат анализировать данные SOFIA, при этом он надеется, что данная работа вдохновит теоретиков на создание каких-то новых моделей для объяснения того, что происходит в сердце нашей галактики.
Добавим, что препринтная версия данных SOFIA опубликована в бумажном репозитории arXiv.
