Астрономи виявили “перелом” в одному зі спіральних рукавів Чумацького Шляху

Нещодавно відкрита особливість дає уявлення про масштабну структуру нашої галактики, яку важко вивчити з позиції Землі всередині неї.

Вчені виявили особливість, раніше не визнану в нашій місцевості Чумацький шлях Галактика: Група молодих зірок та хмар, що утворюють зірки, що виходять із одного із спіральних рукавів Чумацького Шляху, наче клаптик деревини. Вона охоплює близько 3000 світлових років і є першою великою структурою, яка буде ідентифікована з орієнтацією, абсолютно іншою від орієнтації руки.

Астрономи мають приблизне уявлення про розмір і форму рук Чумацького Шляху, але багато залишається невідомим: вони не бачать усієї будови нашої первісної галактики, оскільки Земля знаходиться всередині. Це схоже на те, щоб стояти посеред Таймс -сквер і намагатися скласти карту острова Манхеттен. Чи можете ви досить точно виміряти відстані, щоб знати, чи дві будівлі знаходяться в одному блоці чи деякі вулиці знаходяться далеко один від одного? І як ви можете сподіватися побачити шлях до вершини острова з такою кількістю речей на вашому шляху?

Концепція цього художника ілюструє новий погляд на Чумацький Шлях разом з іншими результатами, представленими на 212 -му засіданні Американського астрономічного товариства у Сент -Луїсі, штат Міссурі. від товстої центральної смуги, тоді як нині опущені дві руки (Норма і Стрілець) менш чіткі і лежать між двома основними плечами. Основні плечі складаються з найвищої щільності як молодих, так і старих зірок; Стрілецька зброя заповнена насамперед газом та кишенями зіркоутворюючої діяльності. Концепція художника також включає новий спіральний кронштейн під назвою “рука 3 кілопарсека”, відкритий за допомогою радіотелескопського дослідження газу в Чумацькому Шляху. Ця рука коротша за дві основні руки і розташована вздовж смуги галактики. Кредит: NASA/JPL-Caltech

Щоб дізнатися більше, автори нового дослідження зосередилися на сусідній частині однієї з рук галактики, званої дуговою. За допомогою космічного телескопа NASA Spitzer перед відставкою у січні 2020 року вони шукали новонароджених зірок, схованих у хмарах газу та пилу (так званих туманностях), де вони утворюються. Спітцер виявляє інфрачервоне світло, яке може проникати через ці хмари, тоді як видиме світло (яке бачить людське око) блокується.

Вважається, що молоді зірки та туманності тісно співпадають із формою рук у них. Щоб отримати 3D -зображення сектора рук, вчені використали останні дані, опубліковані місією Європейського космічного агентства (ESA) Gaia, для точного вимірювання відстаней до зірок. Сукупні дані показали, що довга, тонка структура, прикріплена до руки Стрільця, складається з молодих зірок, що рухаються з однаковою швидкістю і в одному напрямку через космос.

Група зірок та хмар, що утворюють зірки, виходять із стрілки Стрільця Чумацького Шляху. На вставці показано розмір структури та відстань від Сонця. Кредит: NASA/JPL-Caltech

«Основною властивістю спіральних рукавів є те, наскільки щільно вони обмотують галактику», – сказав Майкл Кун, астрофізик з Калтеху, провідний автор нової наукової роботи. Ця характеристика вимірюється кутом нахилу руки. Коло має кут нахилу 0 градусів, і чим більше відкрита спіраль, тим більший кут нахилу. “Більшість моделей Чумацького Шляху вказують на те, що дуговий рукав утворює спіраль з кутом нахилу приблизно 12 градусів, але структура, яку ми розглянули, насправді виступає приблизно під кутом 60 градусів”.

Подібні структури, які іноді називають відслоненнями або пір’ям, виділяються з обіймів інших спіральних галактик. Протягом десятиліть вчені задавалися питанням, чи спіральні рукави Чумацького Шляху також усіяні цими структурами, чи вони відносно гладкі.

Вимірювання Чумацького Шляху

Нещодавно відкрита особливість містить чотири туманності, відомі своєю мальовничою красою: туманність Орел (яка містить Стовпи Творіння), Туманність Омега, Туманність Трифіда та Туманність Лагуна. У п’ятдесяті роки минулого століття група астрономів зробила приблизні вимірювання відстані деяких зірок у цих туманностях і змогла зробити висновок про наявність дугового плеча. Їх робота стала однією з перших доказів спіральної структури нашої галактики.

“Відстані є одними з найскладніших для вимірювання в астрономії”,-сказав співавтор Альберто Крон Мартінс, астрофізик та викладач інформатики в Каліфорнійському університеті в Ірвіні та член Консорціуму обробки та аналізу даних Gaia (DPAC). . “Лише недавні прямі вимірювання відстані від Геї роблять геометрію цієї нової структури такою чіткою”.

Тут показані туманності Орел, Омега, Тривід та Озеро, зображені інфрачервоним космічним телескопом NASA Spitzer. Ці туманності є частиною структури в арктичній рукоятці Чумацького Шляху, яка виходить із рукава під драматичним кутом. Кредит: NASA/JPL-Caltech

У новому дослідженні дослідники також використали каталог із понад 100 000 новонароджених зірок, виявлених Спітцером під час обстеження галактик під назвою “Галактична спадщина” Інфрачервоне обстеження на середній площині “Екстраординарне дослідження” (GLIMPSE).

“Коли ми зібрали дані Gaia та Spitzer разом і нарешті побачимо цю детальну 3D -карту, ми можемо побачити, що в цьому регіоні існує велика складність, яка раніше не була очевидною”, – сказав Кун.

Астрономи ще не розуміють, чому спіральні рукави утворюються в таких галактиках, як наша. Хоча ми не можемо побачити повної структури Чумацького Шляху, здатність вимірювати рух окремих зірок корисна для розуміння цього явища: цілком ймовірно, що зірки у нововиявленій структурі перебували приблизно в той самий час, в одній загальній області всередині галактики, включаючи силу тяжіння та зсув через обертання галактики.

Один з авторів статті Роберт Бенджамін, астрофізик з Університету Вісконсіна Уайтвотер і головний дослідник опитування Glimpus, сказав. “Ця структура є невеликою частиною Чумацького Шляху, але вона може розповісти нам дещо важливе про галактику в цілому”.

Довідка: «Структура кута з високим нахилом у дуговому плечі» М. А. Кун1, Р. А. Бенджаміна, Ч. Цукера, А. Кроне-Мартінса, Р. С. де Соузи, А. Кастро-Гінара, ЕЕО Ісіда, М. С. Повіча9 та Л. А. Хілленбранда для COIN , 21 липня 2021 р., Астрономія та астрофізика.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141198