Водородните нишки са дълги 3900 светлинни години

Концепцията на художника за Млечния път. Кредит: Пабло Карлос Бодаси

Преди около 13,8 милиарда години нашата вселена се роди в гигантска експлозия, която доведе до първите субатомни частици и законите на физиката, каквито ги познаваме. След около 370 000 години се образува водородът, основният градивен елемент на звездите, които сливат водород и хелий във вътрешността си, за да образуват всички по-тежки елементи. Докато водородът остава най-разпространеният елемент във Вселената, отделните облаци от водороден газ може да бъдат трудни за откриване в междузвездната среда (ISM).

Това затруднява изследването на ранните етапи на образуване на звезди, което би дало улики за еволюцията на галактиките и Вселената. Международен екип, ръководен от астрономи от Институт по астрономия Макс Планк (MPIA) Наскоро забелязах огромни нишки от атомен водороден газ в нашата галактика. Тази структура, наречена „Маги“, се намира на около 55 000 светлинни години (от другата страна на млечен път) и е една от най-високите структури, наблюдавани някога в нашата галактика.

Проучването, описващо техните открития, наскоро се появи в списанието Астрономия и астрофизикаИ Водени от Йонас Сеид, д-р. Студент в MPIA. Към него се присъединиха изследователи от Виенския университет Център по астрофизика Харвард-Смитсониан (CfA), на Институт Макс Планк за радиоастрономия (MPIFR), Университет на Калгари, Университет на Хайделберг, Център за астрофизика и планетарни науки, на Аргеландер – Институт по астрономияИндийският научен институт и НАСАЛаборатория за реактивно движение (JPL)Лаборатория за реактивно движение).

Изследването се основава на получените данни HI/OH/Проучване на рекомбинационната линия на Млечния път (THOR), софтуер за наблюдение, базиран на Изключително голяма колекция на Karl G. Jansky (VLA) в Ню Мексико. Използвайки радиоантените на VLA със сантиметрови вълни, този проект изучава образуването на молекулярни облаци, превръщането на атомите в молекулен водород, магнитното поле на галактиката и други въпроси, свързани с ISM и образуването на звезди.

Крайната цел е да се определи как двата най-често срещани изотопа на водорода се сливат, за да образуват плътни облаци, които се издигат до нови звезди. Изотопите включват атомен водород (Н), състоящ се от един протон, един електрон и без неутрони, и молекулен водород (Н).₂) се състои от два водородни атома, държани заедно чрез ковалентна връзка. Последният се кондензира само в сравнително компактни облаци, които ще развият мразовити региони, където в крайна сметка се появяват нови звезди.

Това изображение показва част от страничен изглед на Млечния път, измерен от спътника Gaia на Европейската космическа агенция. Тъмната лента се състои от газ и прах, който гаси светлината от слятите звезди. Галактическият център на Млечния път е посочен отдясно на изображението и свети ярко под тъмната област. Кутията вляво от центъра показва местоположението на нишките „Maggie“. Показва разпределението на атомния водород. Цветовете показват различни скорости на газа. Кредит: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syd/MPIA

Процесът на прехода на атомния водород към молекулен водород все още е до голяма степен неизвестен, което направи тази изключително дълга нишка особено вълнуващо откритие. Докато най-големите известни облаци от молекулен газ са дълги около 800 светлинни години, Маги е дълъг 3900 светлинни години и широк 130 светлинни години. Както Сайед обясни в скорошно MPIA прессъобщение:

„Тази тема допринесе за този успех. Все още не знаем как точно сте стигнали до там. Но струната се простира на около 1600 светлинни години под равнината на Млечния път. Наблюденията също ни позволиха да определим скоростта на водородния газ. Това ни позволи да покажем, че скоростите по протежение на предпазителя почти не се различават.„

Анализът на екипа показа, че материалът в нишката има средна скорост от 54 km/s^-1, което те основно определят чрез измерване спрямо въртенето на диска на Млечния път. Това означава, че радиацията има дължина на вълната 21 cm (известна още като „водородна линияТова беше видимо на фона на космоса, което правеше структурата разпознаваема. „Наблюденията също ни позволиха да определим скоростта на водородния газ“, каза Хенрик Ботер, президент на THOR и съавтор на изследването. „Това ни позволи да покажем, че скоростите по протежение на нишката почти не се различава.“

Това изображение с фалшив цвят показва разпределението на атомния водород, измерено при дължина на вълната от 21 cm. Червената пунктирана линия проследява водещите на „Maggie“. кредит: c. Магистър / MPIA

От това изследователите заключиха, че Маги е кохерентна структура. Тези резултати потвърдиха наблюденията, направени преди година от Хуан де Солер, астрофизик от Виенския университет и съавтор на статията. Когато забеляза нишката, той я нарече най-дългата река в родната му Колумбия: Рио Магдалена (на английски: Маргарет или „Маги“). Макар че Маги можеше да бъде идентифицирана в предишната оценка на Солер за данните от THOR, само настоящото проучване показа извън разумно съмнение, че това е съгласувана структура.

Въз основа на публикувани по-рано данни, екипът също така изчисли, че Magee съдържа 8% молекулен водород за част от масата. При по-внимателно изследване екипът забеляза, че газът се събира в различни точки по нажежаемата жичка, което ги кара да заключат, че водородният газ се натрупва в големи облаци на тези места. Те също така прогнозираха, че атомният газ постепенно ще кондензира в молекулярна форма в тези среди.

„Много въпроси обаче остават без отговор“, добави Сайед. „Допълнителните данни, които се надяваме да ни дадат повече улики за фракцията на молекулярния газ, вече чакат да бъдат анализирани.“ За щастие скоро ще заработят няколко космически и наземни обсерватории, както и телескопи, които ще бъдат оборудвани за изследване на тези нишки в бъдеще. Те включват Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) и радиоанкети като напр квадратен километър масив (SKA), което ще ни позволи да видим най-ранния период на Вселената („космическа зора”) и първите звезди в нашия свят.

Първоначално публикувано в вселената днес.

За повече информация относно това изследване вж В Млечния път е открита масивна нишка с дължина 3900 светлинни години.

Справка: „Maggie filaments“: физически свойства на гигантски атомен облак“ от J. Syed, JD Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, JD Henshaw, M. Riener, S. Bialy, S. Rezaei Kh ., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klesen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore и H. Linz, 20 декември 2021 г., Предлага се тук. Астрономия и астрофизика.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265