Молекулярный ион CH+ поведал ученым о вспышках звездообразования в далеких галактиках
Международная группа астрономов при помощи комплекса радиотелескопов ALMA зарегистрировала катион метилидина СH+ в нескольких далеких галактиках со вспышками звездообразования, что позволило проследить процессы переноса энергии в галактиках и выявить скопления холодного газа вокруг них. Научная статья опубликована в журнале Nature, кратко о ней рассказывается в пресс-релизе на сайте Европейской Южной обсерватории.
Галактики со вспышками звездообразования являются прекрасными природными лабораториями по изучению процессов образования звезд. Они способны за год переработать в звезды более 100 масс Солнца в виде газа и пыли. Одной из важных проблем, требующих решения, является определение механизмов поставки материала для будущих звезд из среды, окружающей галактику, к ее центральной части. Катион метилидина CH+ является наиболее полезной молекулой для таких исследований, так как требует больших энергозатрат для образования, химически активен, и, как следствие, короткоживуч и может перемещаться лишь на небольшие расстояния от мест своего образования. Его присутствие указывает на диссипацию механической энергии или сильное ультрафиолетовое излучение и позволяет проследить перенос энергии внутри галактики и в ее окрестностях.
При помощи комплекса ALMA ученые наблюдали за шестью далекими (со значениями красных смещений близких к 2,5) галактиками со вспышками звездообразования. В спектрах пяти из них были обнаружены линии излучения и поглощения CH+. Данные по пространственному распределению катиона выявили наличие ударных волн, возникающих из-за быстрых и горячих потоков частиц (галактических ветров) из областей звездообразования внутри галактик, которые выбрасывают вещество прочь. Из-за турбулентных движений внутри этих потоков часть выброшенного вещества остается в галактике и образует гигантские области, заполненные турбулентным, холодным (с температурой около 100 Кельвин), разреженным, молекулярным газом, которые простираются более чем на 30000 световых лет от центров звездообразования. Эти области являются своеобразными «резервуарами» вещества, необходимого для образования новых звезд. Механическая энергия газа запасается в турбулентности и, в конечном итоге, рассеивается при низкой температуре, а не переходит в тепловую энергию, что ведет к образованию горячего газа.
Получается, что турбулентные процессы компенсируют отрицательную роль галактических ветров и играют ключевую роль в активизации и поддержании фазы бурного звездообразования в галактиках, что весьма необычно. Стоит отметить, что области с турбулентным холодным газом не могут пополняться только за счет горячих галактических ветров — нужны дополнительные источники газа, образующиеся, например, при слиянии галактик.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы при помощи ALMA нашли гнездо молодых галактик в паутине темной материи, обнаружили «ингредиенты жизни» вблизи солнцеподобной звезды и «взвесили» сверхмассивную черную дыру с рекордной точностью.
Александр Войтюк
Оно возникло из-за сильной солнечной вспышки и выброса плазмы
Китайские астрономы сообщили о первом случае регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на Земле, Луне и Марсе. Само по себе событие не было очень мощным и возникло в октябре 2021 года из-за сильной вспышки и коронального выброса массы на Солнце. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Когда на Солнце происходят мощные вспышки или корональные выбросы массы, то в гелиосфере наблюдается возрастание интенсивности энергетических частиц солнечных космических лучей (в основном это протоны), которые способны негативно влиять на здоровье астронавтов или электронику космических аппаратов и кораблей. При этом могут возникать события наземного возрастания солнечных космических лучей (GLE-событие), когда ускоренные протоны с энергиями от пятисот мегаэлектронвольт до нескольких гигаэлектронвольт способны достичь поверхности Земли, порождая в атмосфере множество вторичных частиц, что обнаруживается наземными детекторами. Такие события относительно редки, с 1942 года их зарегистрировано 73 штуки. Группа астрономов во главе с Го Цзиннань (Jingnan Guo) из Научно-технического университета Китая опубликовала результаты анализа наблюдений первого случая регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на поверхностях сразу трех небесных тел — Земли, Луны и Марса. Речь идет о событии GLE73, которое произошло 28 октября 2021 года и связано с солнечной вспышкой класса X1.0 и сопровождавшим ее мощным корональным выбросом массы. Ученые рассматривали данные, полученные прибором LND на борту китайской станции «Чанъэ-4» на поверхности обратной стороны Луны, инструментом CRaTER на борту орбитального лунного зонда LRO, детектором RAMIS на спутнике Eu:CROPIS на полярной 600-километровой околоземной орбите, а также детектором RAD на борту марсохода «Кьюриосити». Поскольку Луна не имеет глобального магнитного поля или плотной атмосферы, то солнечные космические лучи могут достигать ее поверхности напрямую, а также взаимодействовать с реголитом, порождая вторичные частицы. У Марса тоже отсутствует глобальная магнитосфера, однако есть тонкая атмосфера, в которой солнечные космические лучи способны терять часть энергии и генерировать вторичные частицы, которые, как и в случае Луны, будут возникать и при взаимодействии первичных частиц с грунтом. В случае околоземной орбиты измеренная общая доза поглощенного излучения от солнечных космических лучей составила 10,474 миллигрей, околомарсианской — 9,186 миллигрей, окололунной — 31,191 миллигрей. На показания детектора RAMIS, скорее всего, влиял тот факт, что он находился за трехмиллиметровым алюминиевым экраном, в то время как CRaTER был наименее экранированным детектором. В случае лунной поверхности измеренная доза поглощенного излучения составила около 17 миллигрей, при этом значение смоделированной дозы составляет около 11 миллигрей. Для поверхности Марса поглощенная доза составила 0,288 миллигрея, при этом наиболее верная по мнению ученых модель дает значение дозы 0,315 миллигрея. Ученые отмечают, что радиационный эффект GLE73 по сравнению с другими GLE-событиями не выглядит очень большим, возможно из-за недостаточной эффективности ускорения частиц во время выброса или вспышки. Считается, что острая лучевая болезнь развивается у человека, если его тело получит дозу выше 700 миллигрей одномоментно или за короткое время. Ни одно из событий типа GLE на Марсе не преодолело этот порог по измеренной дозе, а вот на Луне 12 из 67 событий превысили этот уровень. Для лучшего понимания угрозы таких событий для астронавтов и техники, а также создания более точных моделей, необходимо продолжать мониторинг радиационной обстановки как на Земле, так и в межпланетном пространстве и на поверхности других небесных тел. Ранее мы рассказывали о том, как десять космических аппаратов отследили путешествие солнечной плазмы по Солнечной системе.