Новое изображение центра нашей галактики показывает почти тысячу загадочных нитей
Это кульминация трехлетней работы. Почти 200 часов наблюдений на телескопе MeerKAT в Южноафриканской радиоастрономической обсерватории (SARAO) потребовалось для получения изображения центра Млечного Пути с беспрецедентной точностью. Этот новый взгляд в сердце нашей галактики выявил впечатляющее количество нитей, висящих в космосе, протяженностью до 150 световых лет. Эти новые наблюдения могут, наконец, пролить свет на природу и происхождение этих загадочных структур.
Фархад Юсеф-Заде из Северо-Западного университета давно интересуется этими загадочными галактическими нитями. Астроном обнаружил их существование в начале 1980-х годов, наблюдая за небом в радиодиапазоне. Затем он заметил, что эти магнитные нити, организованные очень специфическим образом (в кластеры, сложенные на равных расстояниях), состоят из электронов космических лучей, вращающихся в магнитном поле со скоростью, близкой к скорости света. Однако вопрос об их происхождении так и остался нерешенным.
Новое изображение галактики может все изменить: на нем видно в 10 раз больше нитей, чем было обнаружено ранее, что позволит ученым определить статистические свойства этих нитей на основе гораздо большей выборки.
Происхождение, вероятно, связано с прошлой активностью Стрельца А*
Эта работа была бы невозможна без MeerKAT, который обладает исключительной технологией, чувствительностью и географическим положением. Радиотелескоп состоит из 64 антенн, каждая диаметром 13,5 метров, расположенных на восьмикилометровой территории в Северном Кейпе Южной Африки. Введенный в эксплуатацию в 2018 году, он является самым чувствительным радиотелескопом в мире и одним из предшественников радиотелескопа Square Kilometre Array (SKA), который строится в Южной Африке и Австралии.
Команда Юсеф-Заде потратила почти три года на сканирование различных участков неба в направлении центра Млечного Пути, расположенного в 25 000 световых лет от Земли, чтобы получить это невероятное изображение. Помимо нитей, он обнаруживает множество других явлений, таких как звездные вспышки, звездные ясли и остатки сверхновых. Чтобы изучить конкретно нити, исследователям удалось выделить их из окружающих структур с помощью техники, которая удаляет фон из основного изображения (см. изображение в заголовке).
Из этого обзора команда исследовала магнитные поля нитей, а также роль космических лучей в освещении этих магнитных полей. Их исследование, доступное на , было принято к публикации The Astrophysical Journal Letters. Они отмечают, что средние спектральные индексы нитей (-0,83) более выражены, чем у остатков сверхновых (-0,62); их вариация также намного больше, что позволяет предположить, что эти признаки имеют различное происхождение.
Происхождение нитей, скорее всего, связано с прошлой активностью Стрелец A* — сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути — а не со скоординированным взрывом сверхновых, говорят исследователи. Волокна также могут быть связаны с огромными пузырями высотой в несколько сотен световых лет, излучающими радиоволны, которые Юсеф-Заде и его сотрудники обнаружили в 2019 году — почти все обнаруженные волокна, вероятно, были заключены в эти пузыри. В то время исследователи пришли к выводу, что энергетическое событие, породившее эти радиопузыри, также было ответственно за ускорение электронов, необходимых для создания радиоизлучения намагниченных нитей.
Особая структура, которая остается необъяснимой
Юсеф-Заде уже знал, что нити намагничены, но теперь он может сказать, что магнитные поля усиливаются во всех нитях. "Средняя напряженность магнитного поля вдоль нитей колеблется примерно от 100 до 400 мкГс в соответствии с предполагаемым соотношением между протонами и электронами космических лучей", — утверждают исследователи в своей работе, делая вывод, что из-за высокого давления космических лучей в галактическом центре магнитное поле слабое на большей части межзвездного объема в этом регионе.
Сейчас команда добросовестно идентифицирует и каталогизирует каждую нить. Угол, кривизна, магнитное поле, спектр и интенсивность каждой из них станут темой будущей статьи. Понимание этих свойств должно помочь нам лучше понять природу этих загадочных нитей.
Структура нитей, со своей стороны, особенно интригует: внутри скоплений нити отделены друг от друга совершенно одинаковыми расстояниями, эквивалентными расстоянию между Землей и Солнцем. Но объяснения этому феномену у исследователей пока нет. "Мы до сих пор не знаем, почему они организуются в кластеры, не понимаем, как они разделяются, и не знаем, как возникают эти регулярные промежутки", — сетует ученый.
Кроме того, он и его команда хотели бы иметь возможность определить, развиваются ли эти нити или движутся. Наконец, последняя загадка, которую нужно решить: как электронам, из которых они состоят, удается достигать таких экстремальных скоростей, близких к скорости света? По словам Юсеф-Заде, на концах нитей, вероятно, есть источник, способный их ускорять. Будущие наблюдения на MeerKAT могут дать новые ответы.