Загадочные структуры, заполненные органическими молекулами, в центре Млечного Пути могут быть «космическими торнадо»
В центре Млечного Пути, турбулентной области, характеризующейся присутствием сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, межзвездный газ и пыль завихряются под воздействием интенсивных ударных волн. Международная группа астрономов получила беспрецедентное представление об этом явлении благодаря Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решетке (ALMA), обнаружив существование новой нитевидной структуры в этом загадочном регионе космоса.
Центральная молекулярная зона (ЦМЗ) нашей галактики изучается уже несколько десятилетий благодаря плотной концентрации пыли и газа, а также динамическому циклу образования и разрушения молекул. Однако точные механизмы, управляющие этим процессом, до сих пор остаются неизвестными. Используя разрешение и чувствительность ALMA, команда под руководством Кая Яна из Шанхайского университета Цзяо Тун обнаружила чрезвычайно тонкую и вытянутую нитевидную структуру, простирающуюся через ЦМЗ, открыв новую динамику в этой галактической экосистеме.
Открытие было сделано во время анализа спектральных линий молекул, присутствующих в ЦМЗ. Среди них монооксид кремния (SiO) оказался особенно полезным для отслеживания ударных волн, поскольку его эмиссия указывает на присутствие высокоэнергетических явлений в молекулярных облаках. Изучая эти сигналы, астрономы заметили появление длинных и узких структур, не связанных ни с одним из известных звездообразующих регионов, что говорит о пока не идентифицированном физическом процессе.
Природа филаментов
«Когда мы посмотрели на изображения, полученные с помощью ALMA, мы были удивлены, обнаружив эти тонкие нити, которые не соответствуют ни одной из ранее известных структур», — объясняет Янг. Эти структуры не только имеют своеобразное распределение, но и демонстрируют согласованные линейные скорости, что исключает возможность того, что они являются просто оттоком из звездообразующих областей. Кроме того, их эмиссия не связана с присутствием пыли, и они не находятся в гидростатическом равновесии.
Профессор Син Лу из Шанхайской астрономической обсерватории предполагает, что эти филаменты могут вести себя подобно космическим торнадо, характеризуясь бурными газовыми потоками, которые быстро рассеиваются, эффективно распределяя материал вокруг себя. Хотя их точное происхождение остается неясным, наиболее правдоподобная теория предполагает, что они образуются в результате ударных процессов. Эта гипотеза подтверждается обнаружением вращательных переходов SiO и присутствием мазеров метанола (CH3OH), а также относительным обилием сложных органических молекул в этих филаментах.
Полученные результаты позволяют предположить, что в ЦМЗ может происходить непрерывный цикл циркуляции вещества, в ходе которого ударные волны порождают эти филаменты, высвобождая такие молекулы, как SiO, CH3OH, CH3CN и HC3N, в газовую фазу межзвездной среды. Затем филаменты рассеиваются, перераспределяя материал и позволяя молекулам со временем постепенно реконденсироваться в пылевые зерна, устанавливая баланс между истощением и пополнением материала в центральной части галактики.
Ичен Чжан, профессор Шанхайского университета Цзяо Тун и соавтор , подчеркнул решающую роль ALMA в этом исследовании: «Высокое угловое разрешение и исключительная чувствительность ALMA сыграли важную роль в обнаружении молекулярных выбросов от этих филаментов и подтвердили их независимость от выбросов пыли». Эта работа представляет собой значительное продвижение в понимании динамических процессов, происходящих в ЦМЗ, и предполагает, что эти филаменты могут быть ключевыми элементами в материальном балансе этого региона Галактики.
Исследовательская группа планирует провести дальнейшие наблюдения ALMA, чтобы проанализировать дополнительные переходы SiO и провести более широкое исследование филаментов во всей ЦМЗ. Кроме того, объединив полученные данные с численным моделированием, они надеются определить точный механизм формирования этих филаментов и подтвердить их роль в циклической циркуляции вещества в галактическом центре.