Пора в курятник: Млечный Путь наконец оперился

Как только ни называли в Рунете недавно открытую астрономами газовую нить, соединяющую два спиральных рукава нашей галактики. И «газовый мост», и «газовое щупальце», и прочее в том же духе. Сами первооткрыватели поэтично назвали ее волной Ганготри в честь ледника Ганготри, питающего исток Ганга.

Ледник Ганготри – место, где берет начало Ганг. А может быть, и Млечный Путь? Фото: Pranab Basak.

Поясним, при чем здесь великая азиатская река. В Древней Индии, как и по всему миру, люди обращали внимание на Млечный Путь – белесую полосу, пересекающую ночное небо. На языке хинди он называется Акаш Ганга – буквально «Небесный Ганг». Когда выяснилось, что эта полоса – видимый с ребра диск Галактики, название «Млечный Путь» во многих языках постепенно перекочевало на нее. То же самое произошло и в хинди, и теперь для носителей этого языка Небесный Ганг – название Галактики. Конечно, только что обнаруженная газовая нить ни в каком смысле не является истоком нашей звездной системы (да и что вообще можно понимать под истоком галактики?), но название получилось красивым.

Волна Ганготри (зеленая) между рукавом Наугольника (красный) и Ближним Трехкилопарсековым рукавом (желтый).

Что же представляет собой волна Ганготри? Это газовое волокно, соединяющее рукав Наугольника с рукавом, имеющим весьма неизящное название Ближний Трехкилопарсековый. Обычно спиральные рукава поэтично называют в честь созвездий, но в 1950-х что-то в астрономическом нейминге пошло не так. Три килопарсека (почти 10 тысяч световых лет) – это расстояние от упомянутого рукава до центра Галактики. А ближний он потому, что находится по ту же сторону от центра Млечного Пути, что и Солнце. Есть еще и симметричный ему Дальний Трехкилопарсековый рукав, но по другую сторону. Он был открыт только в 2008 году. Быть заслоненным от наблюдателей центром Галактики – хороший способ оставаться незамеченным (социофобам на заметку).

Рукава Млечного Пути (изображение повернуто на 180° по сравнению со схемой выше – там Солнце вверху, здесь внизу): Ближний Трехкилопарсековый (Near 3 kpc) и Дальний Трехкилопарсековый (Far 3 kpc); рукав Наугольника (Norma), переходящий, по одной из гипотез, во Внешний рукав (Outer Arm); рукав Щита-Центавра (Scutum–Centaurus), на схеме выше назван рукавом Щита; рукав Стрельца, на схеме выше названный рукавом Стрельца-Киля (Sagittarius–Carina); рукав Ориона, или Шпора Ориона (Orion Spur), именно в нем находится Солнечная система; рукав Персея (Perseus Arm). Иллюстрация: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt.

Вернемся, впрочем, к волне Ганготри. Ее обнаружили благодаря… волнам. А именно, радиоволнам, которые она испускает. Источник этого излучения – молекулы угарного газа (CO). Но не надо думать, что это вещество преобладает в составе газовой нити. Преобладает там, как и почти везде во Вселенной, простейший химический элемент – водород. По оценкам специалистов, волна Ганготри на 70% состоит из молекулярного водорода (H2). Угарный газ – это просто удобный сигнализатор, испускающий радиоволны. (Молекулы водорода, вообще-то, тоже их излучают, но на другой частоте.)

Размеры и массу этой нити трудно измерить, потому что мы не знаем точного расстояния до нее. Ученые рассчитали, что ближайшая точка волны Ганготри находится в пределах от 14 до 21 тысячи световых лет от Земли. Исходя из этого, протяженность нити – не менее 8 тысяч световых лет, а масса – как минимум 9 миллионов солнц.

Это довольно скромная величина по сравнению с параметрами всей Галактики (диаметр – не менее ста тысяч световых лет, масса – сотни миллиардов солнц). Тем не менее волна Ганготри – самое крупное нарушение спирального узора Млечного Пути, известное на сегодняшний день. Это почетное звание она перехватила у обнаруженной ранее в этом году структуры длиной 3000 световых лет – первого пера нашей галактики (мы недавно писали об этом открытии, но ниже еще раз поясним, что данный термин значит).

Отношение длины волны Ганготри к ее ширине – 60:1, так что она действительно вытянута: пусть и не в ниточку, но, скажем так, в веревочку. Но эта веревочка отнюдь не прямая. Если смотреть с ребра галактического диска, она изгибается вверх-вниз, словно синусоида (хотя, конечно, не с такой идеальной регулярностью). Недаром же, в конце концов, ее назвали волной. Размах этих колебаний – примерно ± 230 световых лет. То есть они не выходят за пределы тонкого диска Галактики толщиной около тысячи световых лет. Кстати, именно в тонком диске сосредоточена большая часть звезд и почти весь газ Млечного Пути. Есть еще и охватывающий его толстый диск, который, сообразно названию, в несколько раз толще.

Пояснительная картинка про тонкий и толстый диск нашей галактики. Кстати, в прошлом году астрономы сообщили об открытии первой экзопланеты в толстом диске Млечного Пути.
Волнообразная структура, обнаруженная благодаря радиоизлучению угарного газа (13CO вверху, 12CO внизу). Ее и назвали волной Ганготри.

Что же это за внезапная синусоида посреди правильного спирального узора? Первооткрыватели считают, что волна Ганготри представляет собой либо ответвление (субрукав) рукава Наугольника, либо – и скорее всего – так называемое перо.

Перья – это протяженные облака газа и пыли, выдающиеся из спиральных рукавов под большим углом. В других галактиках такие структуры известны уже полвека. Разглядеть перья довольно сложно, поскольку они состоят из газа и пыли, а не из звезд. Вот, например, снимок галактики NGC 5194, на котором перья показаны белыми линиями. Вы бы догадались без подсказки, что в этом месте снимка есть нечто интересное? А вот въедливые астрономы, наблюдающие галактики на разных длинах волн, догадались.

«Пернатая» галактика NGC 5194: слева перья обозначены белыми линиями, справа не обозначены никак. Источник: La Vigne et al., 2006.

Тогда, пятнадцать лет назад, ученые насчитали 45 оперившихся звездных систем. Несомненно, их гораздо больше, просто пока мы различаем оперение лишь самых близких и удобных для наблюдения галактик. Кстати, некоторые перья в других галактиках, как и волна Ганготри, соединяют между собой два спиральных рукава. По-видимому, оперенность – обычное дело для спиральных систем класса Sb, к которым относится и Млечный Путь.

Почему же тогда в нашей Галактике обнаружены только два пера, и оба – лишь в этом году? Потому что «со стороны всегда виднее». Повторим избитое сравнение: изучать собственную галактику – это как составлять карту города, не покидая его центральной площади. За домами не видно города, как за деревьями – леса.

Тем не менее астрономы упорно пробираются сквозь эти космические джунгли, по крупице составляя подробную карту нашего галактического дома. В 2014 году были обнаружены так называемые кости Млечного Пути – гигантские нити газа, тянущиеся вдоль спиральных рукавов, словно их опорный скелет. В начале 2020-го было объявлено об открытии волнообразной газовой структуры – волны Рэдклиффа. Эта волна, в отличие от Ганготри, не нарушает спирального узора, всюду оставаясь в пределах рукава Ориона. С ней, по-видимому, связана открытая в 2021 году шпора Цефея, тоже волнообразная. Шпора похожа на перо, но состоит не из газа, а из звезд.

Волна Ганготри, однако, отличается и от волны Рэдклиффа, и от шпоры Цефея. Это первая вылезающая из рукава непрерывная плотная газовая нить в Галактике, демонстрирующая вертикальные (поперек плоскости Млечного Пути) волнообразные колебания. Плотная она, конечно, только по меркам космического пространства. С точки зрения любого нормального инженера, даже самое плотное межзвездное облако – глубокий вакуум.

Что заставило волну Ганготри так изогнуться – загадка. Как, впрочем, загадка и то, откуда в галактиках вообще берутся перья, шпоры и волны. В теориях, конечно, недостатка нет. В образовании таких структур винят что угодно, от магнитных полей до массовых взрывов сверхновых. Несомненно, свой вклад в их образование внесла и старая добрая гравитация, поскольку это вообще главная сила, дирижирующая веществом в космосе.

Образование галактик – вообще очень сложный и многогранный процесс. Звезды, газ, темная материя и магнитные поля действуют друг на друга и сплетаются в затейливый узор, словно партии разных инструментов. Мы пока лишь в общих чертах представляем себе эту музыку. Но с каждым новым открытием человечество становится все ближе к тому, чтобы разобраться во всех тонкостях космических симфоний.


Текст: Анатолий Глянцев. Научная статья: The Astrophysical Journal Letters (Veena et al., 2021)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент с активной ссылкой на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Это не заноза: что на самом деле торчит из Млечного Пути
Засушливая смута начала мегхалайского века
Не были ли у птерозавров оперенные крылья?

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение