Астрономи помітили раніше невідому особливість нашої галактики Молочний Шлях: структура з молодих зір та газових хмар, де формуються зорі, стирчить із одного зі спіральних рукавів Молочного Шляху, як осколок, що стирчить з дерев’яної дошки. Це перше з виявлених великих утворень (воно простягається на 3000 світлових років), що має таку відмінну орієнтацією, ніж у спірального рукава.
Науковці мають певні уявлення про розміри і форму рукавів Молочного Шляху, але ще багато є невідомим: вони не бачать усієї будови нашої галактики, бо Земля міститься всередині неї. Це схоже на те, якби людина стояла посеред Таймс-Скверу й намагалася намалювати план острова Мангеттен. Чи могла б вона точно виміряти відстані, щоб знати — чи стоять будинки в одному кварталі, чи вони розміщені один від одного на різних вулицях? І як вона може побачити весь берег острова з такою кількістю речей на її шляху?
Виявлена структура із зір та газових хмар, де формуються зорі, виступає з Рукав Стрільця Молочного Шляху. На вставці показано розмір структури та відстань від Сонця. Кожна помаранчева цятка у формі зірки позначає ділянку зореутворення, яка може містити від десятків до тисяч зір. Фото з сайту https://www.nasa.gov.
Щоб дізнатися більше, автори нового дослідження зосередили увагу на сусідній частині одного з рукавів Галактики, що називається Рукав Стрільця. За допомогою космічного телескопа NASA Spitzer («Спітцер») до закінчення його роботи в січні 2020 року вони шукали новонароджені зорі в хмарах газу та пилу (так званих туманностях), де вони утворюються. «Спітцер» реєстрував інфрачервоне світло, яке може проникати крізь ці хмари, тоді як видиме світло (те, яке бачать людські очі) пил блокує.
Згідно з сучасними уявленнями, молоді зорі та туманності чітко слідують за формою рукавів, у яких вони містяться. Щоб отримати 3D-зображення сегмента рукава, науковці використали останні дані, оприлюднені місією ESA (Європейського космічного агентства) Gaia («Гайя»). Ці дані дали змогу точно виміряти відстані до зір. Аналіз сукупності спостережних даних показав, що довга, тонка структура, пов’язана з Рукавом Стрільця, складається з молодих зір, які рухаються майже з однаковою швидкістю і в одному напрямку крізь простір Галактики.
«Основною властивістю спіральних рукавів є те, як тісно вони обмотують галактику», — сказав Майкл Кун (Michael Kuhn), астрофізик з Caltech (Каліфорнійський технологічний інститут) і перший автор нової статті. Ця характеристику визначає кут нахилу рукава. Коло має кут нахилу 0 градусів, а коли спіраль є більш відкритою, кут нахилу збільшується. «Більшість моделей Молочного Шляху вказують на те, що Рукав Стрільця утворює спіраль з кутом нахилу приблизно 12 градусів, але структура, яку ми виявили, має кут нахилу майже 60 градусів».
Раніше астрономи виявляли подібні структури, які іноді називають шпорами або пір’ям, в рукавах інших спіральних галактик. Десятиліттями науковці розмірковували над тим, чи спіральні рукави нашого Молочного Шляху також усіяні цими структурами, чи вони відносно гладкі.
Вимірювання Молочного Шляху
Нещодавно відкрита особливість містить чотири туманності, відомі своєю захопливою красою: туманність Орла (в ній лежать Стовпи Творіння), туманність Омега, Потрійна туманність та туманність Лагуна. У 1950-х роках група астрономів зробила приблизні вимірювання відстані до деяких зір цих туманностей і змогла дійти висновку про існування Рукава Стрільця. Їх робота стала одним з перших доказів спіральної структури нашої галактики.
«Відстані є одними з найскладніших для вимірювання в астрономії», — сказав співавтор дослідження Альберто Кроне-Мартінс (Alberto Krone-Martins), астрофізик та викладач інформатики з Каліфорнійського університету в Ірвіні та член Консорціуму з обробки та аналізу даних «Гайя» (Data Processing and Analysis Consortium, DPAC). «Лише недавні прямі вимірювання відстаней, виконані за допомогою Gaia, зробили геометрію цієї нової структури такою очевидною».
У новому дослідженні науковці також спиралися на каталог із понад ста тисяч новонароджених зір, відкритих «Спітцером» під час огляду галактики під назвою «Екстраординарне інфрачервоне обстеження середньої площини Галактики» (Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire, GLIMPSE).
«Коли ми зібрали дані від “Гайя” та “Спітцера” і нарешті побачили цю докладну тривимірну мапу, ми зрозуміли, що в цьому регіоні є досить складна структура, яку раніше астрономи не помічали», — сказав Кун.
На цій світлині зліва направо (зліва) показані туманності Орла, Омега, Потрійна та Лагуна. Їхні зображення отримано за допомогою інфрачервоного космічного телескопа NASA «Спітцер». Ці туманності є частиною структури в Рукаві Стрільця Молочного Шляху, яка виступає з рукава під великим кутом. Фото з сайту https://www.nasa.gov.
Астрономи ще не до кінця розуміють, що спричиняє утворення спіральних рукавів у таких галактиках, як наша. Навіть незважаючи на те, що ми не можемо побачити повну структуру Молочного Шляху, здатність вимірювати рух окремих зір корисна для розуміння цього явища: зорі в нововиявленій структурі, ймовірно, утворилися приблизно в один час, в одній спільній ділянці, і на них однозначно впливали сили, що діють усередині галактики, зокрема гравітація. Вони також зазнавали зміщення через обертання галактики.
«Зрештою, це нагадування про те, що є багато невизначеностей щодо масштабної структури Молочного Шляху, і нам потрібно подивитися на деталі, якщо ми хочемо зрозуміти цю загальну картину», — сказав один із співавторів статті Роберт Бенджамін (Robert Benjamin), астрофізик з університету Вісконсин-Вайтвотер та головний дослідник огляду GLIMPSE. «Ця структура є невеликою частиною Молочного Шляху, але вона може розповісти нам щось суттєве про Галактику в цілому».
Докладніше про місії Gaia і Spitzer
Команда космічного зонда Gaia працює в Європейському центрі космічних операцій (European Space Operations Centre, ESOC) у Німеччині, а наукові операції виконують в Європейському центрі космічної астрономії (European Space Astronomy Centre, ESAC) в Іспанії. За обробку даних відповідає консорціум із понад 400 науковців та інженерів.
Більше інформації про випуски даних Gaia можна знайти тут:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/release.
Для отримання додаткової інформації про Gaia відвідайте:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia;
https://archives.esac.esa.int/gaia.
Лабораторія реактивного руху NASA (Jet Propulsion Laboratory), підрозділ Caltech, керувала операціями місії «Спітцер» для Дирекції наукових місій NASA у Вашингтоні. Наукові операції виконували в Науковому центрі Spitzer при IPAC (Infrared Processing and Analysis Center) в Caltech. Космічним телескопом управляла компанія Lockheed Martin Space (один з підрозділів корпорації Lockheed Martin — Ред.) у Літтлтоні, штат Колорадо. Архів даних Spitzer міститься в Інфрачервоному науковому архіві IPAC в Caltech в Пасадені, Каліфорнія.
Для отримання додаткової інформації про місію NASA Spitzer перейдіть за посиланнями:
https://www.jpl.nasa.gov/missions/spitzer-space-telescope;
https://www.ipac.caltech.edu/project/spitzer.
За інф. з сайту www.nasa.gov підготував Іван Крячко
