Астрономи виявили 11 несподівано холодних хмар з нейтрального водню всередині гігантських і надгарячих фермі-бульбашок — структур, що утворилися після виверження надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху. Температура водневих хмар виявилася в 100 разів нижчою за температуру навколишньої плазми. Цю знахідку науковці порівняли з «крижинками в кратері вулкана». Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Фермі-бульбашки: що це за космічні структури
Фермі-бульбашки — це два симетричні потоки високоенергетичного газу, які простягаються на 25 000 світлових років над і під площиною Чумацького Шляху. Їхня загальна висота становить близько 50 000 світлових років.
Ці структури були відкриті у 2010 році за допомогою гамма-телескопа NASA Fermi, на честь якого їх і назвали. Науковці вважають, що бульбашки сформувалися внаслідок колосального енергетичного виверження — ймовірно, через активність надмасивної чорної діри в центрі галактики. Газ у цих зонах рухається з надвисокою швидкістю і досягає температури близько 1 мільйона Кельвінів, що дорівнює майже мільйону градусів Цельсія.
Холодні хмари у зоні мільйоноградусної плазми
Нове дослідження, виконане за допомогою американського радіотелескопа «Ґрін-Бенк» (Green Bank Telescope), що належить Національному науковому фонду США, стало найглибшим радіоспостереженням фермі-бульбашок. Його чутливість у два рази перевищує можливості попередніх спостережень. У результаті було виявлено 11 хмар з нейтрального водню — атомів водню, які не втратили електрони та не іонізувалися, на відміну від гарячої плазми. Температура цих хмар становить близько 10 000 Кельвінів — у 100 разів нижча за температуру навколишнього середовища. «Це як знайти крижинки в кратері вулкана», — прокоментував відкриття астроном Ендрю Фокс зі Space Telescope Science Institute.
Маса, розміри та розташування водневих хмар
З 11 виявлених хмар 8 були повністю змодельовані. Вони мають масу до 1 470 сонячних мас і простягаються від 13 до 91 світлового року в довжину. Водночас це найвисотніші з-поміж усіх відомих хмар водню: вони розташовані на відстані близько 13 000 світлових років над галактичним центром. Їхній вік, за оцінками вчених, становить кілька мільйонів років — що узгоджується з незалежними оцінками віку самих фермі-бульбашок. Це відкриття ставить під сумнів старіші моделі, які припускали, що ці структури можуть бути старшими за 10 мільйонів років.
«Якщо б бульбашки були настільки старими, ці хмари просто не змогли б зберегтися», — пояснює провідний автор дослідження, астрофізик Ронгмон Бордолой з Університету штату Північна Кароліна.
Космічний вітер, що переносить холод
Вчені припускають, що водневі хмари були підхоплені ядерним вітром — потужним потоком газу, що утворюється через активність у центрі галактики. Цей вітер переносить речовину та енергію з ядра до зовнішніх регіонів Чумацького Шляху. За словами астронома Джея Локмана з Green Bank Observatory, спостерігати цей вітер безпосередньо неможливо: «Як у земній атмосфері ми бачимо вітер лише завдяки хмарам, так і в галактиці — ми виявляємо радіовипромінювання холодних хмар, які цей вітер несе».
Походження хмар і вплив на модель галактичної еволюції
Науковці розглядають дві можливі версії виникнення цих структур: або вони є уламками колись єдиної великої хмари, яку розділила на частини гаряча плазма, або вони утворилися з навколишнього середовища внаслідок термічної нестабільності. У будь-якому випадку, наявність холодного газу в агресивному космічному середовищі вказує на складні й раніше недооцінені процеси у внутрішній динаміці галактик. Згідно з прогнозами, водневі хмари зберігатимуться не довше 8 мільйонів років — тобто вкрай короткий проміжок у масштабах Всесвіту.
Водночас значення відкриття виходить далеко за межі нашої галактики. Подібні ядерні вітри та структури типу фермі-бульбашок фіксувалися і в інших галактиках — наприклад, у центрах активних спіральних систем. Тому нові дані можуть суттєво вплинути на моделювання обміну маси та енергії в космосі, і, відповідно, на уявлення про еволюцію галактик загалом.
Раніше ми писали, що вчені офіційно підтвердили першу самотню чорну діру у космосі
