Астрономы нашли холодный молекулярный газ в галактическом ветре Млечного Пути

Американские астрономы, используя данные наблюдений с радиотелескопов Грин-Бэнк, APEX и Австралийского компактного массива радиотелескопов ATCA, обнаружили в галактическом ветре Млечного Пути холодный молекулярный газ. Ранее в нем наблюдались только горячий и теплый ионизованный газ с температурой от 10⁶ до 10⁴ кельвин, а также холодный атомарный газ с температурой от 10³ до 10⁴ кельвин. Статья опубликована в Nature.

Центр Млечного Пути, который находится на расстоянии 8,2 килопарсек от Солнца — идеально подходит для изучения сложных физических процессов, в том числе тех, что сопровождают галактический ветер. Считается, что сегодняшние границы такого ветра — это пузыри Ферми, две заполненных горячим газом области, которые простираются на расстояние до 10 килопарсек от плоскости Галактики.

К настоящему времени при помощи радиотелескопов внутри этих границ обнаружено несколько сотен облаков нейтрального газа, однако непонятно, являются ли эти облака следствием того же самого явления, в результате которого образовались пузыри. Облака были открыты благодаря их аномально высокой лучевой скорости, которая несопоставима с вращением галактики и может быть объяснена моделью двуконусного ветра, в которой они поднимаются от центра галактики, достигая максимальной скорости в 330 километров в секунду после примерно 2,5 килопарсек.

Чтобы понять, содержат ли эти структуры молекулярный газ, Энрико Ди Теодоро (Enrico Di Teodoro) из Университета Джонса Хопкинса и его коллеги исследовали два облака (MW-C1 и MW-C2) в линии излучения ¹²CO на частоте 230,538 гигагерц при помощи 12-метрового радиотелескопа APEX в Чили. По данным наблюдений радиотелескопа Грин-Бэнк эти два облака имеют сравнительно высокую столбцовую плотность (массу вещества, приходящуюся на единицу площади и проинтегрированную вдоль луча зрения) атомарного водорода, а также имеют вытянутую «от головы к хвосту» форму в направлении, противоположном центру Галактики.

Астрономы составили карту обоих облаков в линии излучения ¹²CO и обнаружили молекулярный газ, истекающий из центра Галактики. При этом в облаке MW-C1 найдено 5 явных компактных очагов молекулярного газа, сконцентрированного по направлению к той части облака, которая смотрит на центр галактики, а типичная ширина линии сравнительно невысока. Во втором облаке, MW-C2 излучение распределено вдоль нитевидной структуры с некоторыми более слабыми и диффузными очагами в области в направлении, противоположном центру Млечного Пути. Излучение распространено в большем скоростном диапазоне, чем в первом облаке. Наблюдаемые особенности говорят о том, что во втором облаке холодный газ взаимодействует и перемешивается с окружающей средой более эффективно, чем в первом.

Теодоро и его коллеги считают, что в изученных ими объектах наблюдаются разные эволюционные стадии холодного облака, которое разрушается в ходе взаимодействия с горячим потоком. Согласно разработанной астрономами модели, второе облако находится в потоке галактического ветра примерно в два раза дольше, чем первое — 7 миллионов лет против 3, и движется быстрее — 300 километров в секунду против 240 километров в секунду. Объем молекулярного газа в первом облаке оценивается в 380 масс Солнца, а во втором — в 375 масс, при этом исследователи отмечают, что это нижние границы оценки, и масса такого газа может быть в десять раз большей. Этот холодный исходящий поток влияет на цикл газа во внутренней части Галактики и может представлять собой важный механизм, который регулирует активность звездообразования в Центральной молекулярной зоне.

Такой огромный объем обладающего высокой скоростью молекулярного газа приводит в недоумение, считают авторы статьи. Дело в том, что существующие модели галактического ветра, который поддерживается активным ядром, основываются на очень мощных источниках. Пока нет модели, которая объясняла бы, что сравнительно небольшая черная дыра вроде Стрельца A* может выталкивать большие объемы холодного газа, даже если она сейчас не проявляет высокой активности. Темп звездообразования в Центральной молекулярной зоне также недостаточно велик, чтобы объяснить примерный уровень исходящего холодного газа, и нет наблюдательных данных о том, что достаточное для такого объяснения изменение темпа происходило в последние несколько миллионов лет. Сценарий, в котором звездообразование в центре Галактике возникает эпизодично на большом масштабе (10-50 миллионов лет) и сейчас находится недалеко от минимума, может помочь частично объяснить наблюдаемые и предсказываемые объемы холодного газа в галактическом ветре, хотя модель, разработанная Теодоро и его коллегами, предполагает, что такие облака газа живут меньше 10 миллионов лет. Астрономы считают, что более детальные наблюдения облаков молекулярного газа в галактическом ветре Млечного Пути должны дать лучшее понимание этого феномена.

Ранее мы писали о том, как ученые нашли «дымоходы» между центром Млечного Пути и пузырями Ферми, а также о том, как при помощи радиотелескопов исследовали молекулярные облака во внешней части нашей галактики.

Евгения Скареднева