“Разрыв” в одном из спиральных рукавов Млечного Пути

Протяженность около 3000 световых лет, это первая крупная структура, ориентация которой резко отличается от ориентации руки.

Здесь (слева) показаны туманности Орла, Омега, Триффид и Лагуна, полученные с помощью инфракрасного космического телескопа Спитцера НАСА. Эти туманности являются частью структуры внутри рукава Стрельца Млечного Пути, которая выступает из рукава под драматическим углом. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения – Калтех.

Астрономы имеют приблизительное представление о размере и форме рукавов Млечного Пути, но многое остается неизвестным: они не могут увидеть полную структуру нашей родной галактики, потому что Земля находится внутри нее. Это все равно, что стоять посреди Таймс-сквер и пытаться нарисовать карту острова Манхэттен. Сможете ли вы измерить расстояния с достаточной точностью, чтобы определить, находятся ли два здания в одном квартале или на расстоянии нескольких улиц? И как вы могли надеяться увидеть весь путь до самой оконечности острова с таким большим количеством вещей на вашем пути?

Чтобы узнать больше, авторы нового исследования сосредоточились на соседней части одного из рукавов галактики, называемом Рукавом Стрельца. Используя космический телескоп НАСА Spitzer до его вывода на пенсию в январе 2020 года, они искали новорожденные звезды, расположенные в газовых и пылевых облаках (называемых туманностями), где они образуются. Спитцер обнаруживает инфракрасный свет, который может проникать через эти облака, в то время как видимый свет (такой, который могут видеть человеческие глаза) блокируется.

Считается, что молодые звезды и туманности точно соответствуют форме рук, в которых они находятся. Чтобы получить трехмерное изображение сегмента руки, ученые использовали последний выпуск данных миссии ESA (Европейского космического агентства) Gaia для точного измерения расстояния до звезд. Объединенные данные показали, что длинная тонкая структура, связанная с Рукавом Стрельца, состоит из молодых звезд, движущихся в космосе с почти одинаковой скоростью и в одном направлении.

Группа звезд и звездообразующих облаков была обнаружена выступающими из рукава Стрельца Млечного Пути. На вставке показаны размеры сооружения и расстояние от Солнца. Предоставлено: НАСА.

«Ключевым свойством спиральных рукавов является то, насколько сильно они обвивают галактику», – сказал Майкл Кун, астрофизик из Калифорнийского технологического института и ведущий автор новой статьи. Эта характеристика измеряется углом наклона рычага. Угол наклона окружности равен 0 градусов, и по мере того, как спираль становится более открытой, угол наклона увеличивается. «Большинство моделей Млечного Пути предполагают, что Рука Стрельца образует спираль с углом наклона около 12 градусов, но структура, которую мы исследовали, действительно выделяется под углом почти 60 градусов».

Подобные структуры – иногда называемые шпорами или перьями – обычно встречаются на рукавах других спиральных галактик. На протяжении десятилетий ученые задавались вопросом, испещрены ли спиральные рукава нашего Млечного Пути этими структурами или они относительно гладкие.

Группа звезд и звездообразующих облаков была обнаружена выступающими из рукава Стрельца Млечного Пути. На вставке показаны размеры сооружения и расстояние от Солнца. Предоставлено: НАСА.

Недавно обнаруженная особенность содержит четыре туманности, известные своей захватывающей дух красотой: туманность Орла (в которой находятся столпы творения), туманность Омега, Трехраздельная туманность и туманность Лагуна. В 1950-х годах группа астрономов произвела грубые измерения расстояний до некоторых звезд в этих туманностях и смогла сделать вывод о существовании рукава Стрельца. Их работа предоставила одни из первых свидетельств спиральной структуры нашей галактики.

«Расстояния – одна из самых сложных вещей для измерения в астрономии», – сказал соавтор Альберто Кроне-Мартинс, астрофизик и преподаватель информатики в Калифорнийском университете в Ирвине и член Консорциума обработки и анализа данных Gaia (DPAC). . «Только недавние прямые измерения расстояний от Гайи делают геометрию этой новой структуры настолько очевидной».

В новом исследовании исследователи также опирались на каталог из более чем ста тысяч новорожденных звезд, обнаруженных Спитцером в ходе исследования галактики под названием Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

«Когда мы объединяем данные Gaia и Spitzer и, наконец, видим эту подробную трехмерную карту, мы можем видеть, что в этой области есть довольно много сложностей, которые раньше не были очевидны», – сказал Кун.

Астрономы еще не до конца понимают, что вызывает образование спиральных рукавов в галактиках, подобных нашей. Несмотря на то, что мы не можем увидеть полную структуру Млечного Пути, возможность измерения движения отдельных звезд полезна для понимания этого явления: звезды в недавно обнаруженной структуре, вероятно, образовались примерно в одно время, в одной и той же общей области, и находились под уникальным влиянием сил, действующих внутри галактики, включая гравитацию и сдвиг из-за вращения галактики.

«В конечном счете, это напоминание о том, что существует много неопределенностей относительно крупномасштабной структуры Млечного Пути, и нам нужно рассмотреть детали, если мы хотим понять эту более широкую картину», – сказал один из соавторов статьи Роберт. Бенджамин, астрофизик из Университета Висконсин-Уайтуотер и главный исследователь обзора GLIMPSE. «Эта структура – небольшой кусочек Млечного Пути, но она может рассказать нам кое-что важное о Галактике в целом».