Сложная сеть нитей обнаружена в летящем к Млечному Пути сверхвысокоскоростном облаке
Астрономы из Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук в сотрудничестве с другими институтами изучили массивное, быстро движущееся скопление атомарного водорода в гало нашей Галактики.
В основу исследования легли наблюдения, проведенные при помощи сферического телескопа с пятисотметровой апертурой FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), известного также как «Небесное око Китая». Результаты увидели свет на страницах Nature Astronomy.
Сверхвысокоскоростное облако (VHVC) G165 расположено примерно в 50 000 световых годах от Земли далеко над галактической плоскостью и довольно быстро — порядка 300 км/с — приближается к ней. Оно вызывает особый научный интерес благодаря возможности наблюдать ранние этапы формирования межзвездных облаков без помех.
VHVC меньше подвержены влиянию близлежащих звезд, гравитации или других возмущений, характерных для более плотных областей галактики. Это делает их идеальными объектами для изучения формирования структуры в межзвездном газе. Предыдущие исследования более распространенных высокоскоростных облаков выявили смесь холодного и теплого газа. А G165 состоит в основном из теплой нейтральной среды с небольшим количеством или полным отсутствием холодного компонента. Это различие, подтвержденное непосредственными наблюдениями, позволяет предположить, что VHVC могут представлять более чистую и раннюю фазу эволюции облаков.
Больше всего исследовательскую группу удивила степень детализации, выявленная в газе. Исключительное разрешение FAST по линии нейтрального водорода H I 21 см позволило определить, что среда G165 — вовсе не спокойная и однородная, как предполагалось ранее на основе наблюдений более плотных облаков в галактической плоскости. Вместо этого она оказалась сверхзвуковой и высокоструктурированной, заполненной запутанной сетью нитей, образующих паутинообразный узор в нескольких слоях скорости. Эти волокна пересекаются и извиваются в пространстве, формируя трехмерную паутину из газа с явными признаками турбулентности, которые проявляются в данных как «колебания» скорости.
Чтобы изучить физические процессы, породившие такую сложную структуру, провели магнитогидродинамическое моделирование. Результаты показали, что сверхзвуковая турбулентность в сочетании с магнитными полями может естественным образом генерировать наблюдаемые в G165 филаменты без участия гравитационных сил — то есть одной лишь турбулентности и магнетизма может быть достаточно для формирования ранней структурной основы межзвездных облаков.
Это открытие дает ценные подсказки о том, как атомарный газ ведет себя и организуется в спокойных внешних областях нашей Галактики. Оно также углубляет знания о том, как газ в конечном итоге может попадать в области звездообразования и какую роль такие удаленные облака играют в более широком жизненном цикле вещества в галактиках.
