Волна Рэдклиффа: загадочная змеевидная структура в нашей галактической окрестности движется как волна
В 2020 году астрономы обнаружили "волну Рэдклиффа" - гигантскую газообразную структуру размером 9 000 световых лет, протянувшуюся вдоль рукава галактической спирали, укрывающей нашу Солнечную систему. Составив карту и проанализировав движения молодых звезд, из которых она состоит, команда исследователей недавно обнаружила, что она движется как волна. Это открытие может дать ценные подсказки о ее происхождении.
В 2018 году исследователи из Гарвардского института Рэдклиффа работали над созданием трехмерной карты молекулярных облаков и расположения звездных яслей, распределенных вдоль рукава галактической спирали, в котором находится наша Солнечная система (рукав Ориона). Для этого они использовали метод картографирования высокого разрешения под названием 3D Dust Mapping и данные, собранные космической обсерваторией Gaia (вращающейся вокруг Земли на расстоянии около 1,5 миллиона километров).
После тысяч часов наблюдений и моделирования они обнаружили странную волнообразную структуру, протянувшуюся примерно на 9 000 световых лет вдоль Рукава Ориона, с высокой концентрацией взаимосвязанных звездных яслей. Названная Волной Рэдклиффа в честь института, ответственного за ее открытие, она находится всего в 500 световых годах от Солнечной системы в ближайшей точке и в 5 000 световых годах в самой удаленной. Официально об открытии было объявлено в 2020 году.
"Это самая большая известная нам когерентная структура, и она находится очень близко от нас", — говорит Кэтрин Цукер из Гарвардского и Смитоновского центра астрофизики (CFA) в пресс-релизе. "Она всегда была там. Мы просто не знали об этом, потому что до недавнего времени не могли создать такие модели высокого разрешения распределения газообразных облаков вблизи Солнца в 3D", — отмечает она.
Однако, несмотря на то, что картография четко показывает наличие волны Рэдклиффа, проведенные в то время измерения не позволяли определить, находится ли она в движении. В новом исследовании, опубликованном вчера в журнале , Цукер и его коллеги впервые продемонстрировали, что волна не только похожа на волну, но и волнообразна, как периодическая прогрессивная волна (механическая волна, создаваемая источником, который имеет периодическое движение).
Исследователи сравнили это движение с "волной", которую иногда создают зрители на стадионе. "Точно так же, как болельщиков на стадионе возвращает на свои места земное притяжение, волна Рэдклиффа колеблется под действием гравитации Млечного Пути", — объясняет ведущий автор исследования Ральф Конецка, сотрудник Cfa, Мюнхенского университета Людвига Максимилиана и Института Макса Планка.
Движение, вызванное гравитацией
Космическая обсерватория Gaia уже несколько лет проводит картографирование Млечного Пути с высоким разрешением, используя параллакс (эффект изменения позиции наблюдения относительно объекта наблюдения) для определения положения звезд. Система также предоставляет информацию об их движении и скорости.
С помощью новых данных Gaia исследователи смогли проанализировать движение звезд и молекулярного газа, составляющего волну Рэдклиффа. Они обнаружили, что звезды движутся вверх и вниз по волнистой траектории, в точности как волна. "Используя движение молодых звезд, рожденных в газовых облаках вдоль волны Рэдклиффа, мы можем проследить движение их родного газа, чтобы показать, что волна Рэдклиффа действительно волнистая", — объясняет Конецка.
Расчеты команды показали, что гравитация, вызванная обычной материей, присутствующей в нашей галактике, достаточна для объяснения волнового движения. Хотя исследование включает количественную оценку окружающей темной материи, это измерение не обязательно необходимо для ее объяснения.
"Теперь мы можем проверить различные гипотезы, объясняющие, как и почему волна образовалась в первую очередь", — говорит Цукер. Среди различных выдвинутых гипотез — взрыв сверхновой и столкновение с карликовой галактикой. В прошлом наша галактика уже претерпела несколько слияний с другими галактиками.
Это открытие также поднимает новые вопросы о распространенности этого типа волн в Млечном Пути или в других галактиках. "Это имеет значение не только для Млечного Пути, но и для функционирования галактик в других местах Вселенной", — пояснила Алисса А. Гудман из CFA, которая также является соавтором исследования. Учитывая, что волна Рэдклиффа играет важную структурную роль в рукаве Ориона, возможно, что рукава спиральных галактик колеблются в целом. Это означает, что галактики могут быть еще более динамичными, чем считалось ранее.