Астрономы обнаружили неизвестную структуру в одном из спиральных рукавов Млечного Пути

Астрономы заметили выступающую структуру в одном из спиральных рукавов Млечного Пути, которая простирается примерно на три тысячи световых лет, как щепка, торчащая из деревянной доски. Это первая обнаруженная в нашей галактике крупная структура с ориентацией, настолько отличающейся от галактического рукава. Ученые не знают, что это за структура и как она могла образоваться.

Млечный Путь — довольно большая галактика. Его диаметр составляет около 100 000 световых лет, а толщина — около 1 000 световых лет. Известны четыре основных рукава галактики: Рукав Стрельца, рукав Угря, рукав Персея и рукав Креста. Астрономы имеют приблизительное представление о размере и форме рукавов Млечного Пути, но многое остается неизвестным. Ученые не могут увидеть полную структуру нашей родительской галактики, поскольку положение нашей Солнечной системы внутри галактического диска затрудняет исследования.

Спиральные галактики, видимые с Земли, часто показывают свою структуру с исключительной детализацией. Уже почти 60 лет мы знаем, что наша галактика имеет похожую форму. К сожалению, мы находимся внутри ее структуры, а это значит, что многие особенности галактики скрыты облаками пыли, что затрудняет точное определение положения спиральных рукавов Млечного Пути. Большинство объектов в нашей галактике не поддаются точному измерению расстояния с помощью наземных приборов, что делает неточными попытки составить карту того, как рукава галактики закручиваются вокруг нее.

Другие спиральные галактики часто имеют субструктуры, но до сих пор никто не знал, существуют ли подобные субструктуры в нашей галактике. Вполне вероятно, что один из них только что был идентифицирован в рукаве Стрельца Млечного Пути. В нем астрономы заметили структуру, пересекающую рукав перпендикулярно и простирающуюся примерно на три тысячи световых лет. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics (DOI: 10.1051/0004-6361/202141198).

Осколок, торчащий из плеча Стрельца

С помощью космического телескопа «Спитцер» ученые искали недавно образовавшиеся звезды, скрытые в облаках газа и пыли, называемых туманностями. Телескоп ведет наблюдения за космосом в инфракрасном диапазоне, который может проникать сквозь эти облака, в то время как видимый свет блокируется.

Считается, что молодые звезды и туманности повторяют форму рукавов, в которых они находятся. Чтобы получить трехмерное изображение изучаемого сегмента руки, исследователи использовали последние данные миссии Gaia Европейского космического агентства для определения расстояний до звезд. Объединенные данные показали, что из Рукава Стрельца Млечного Пути выступает странная структура. Тонкий выступ длиной около трех тысяч световых лет состоит из молодых звезд и звездообразующих облаков, движущихся в пространстве почти с одинаковой скоростью и в одном направлении.

— Ключевым свойством спиральных рукавов является то, насколько плотно они обхватывают галактику, говорит Майкл Кун, астрофизик из Калифорнийского технологического института и ведущий автор новой работы. Эта характеристика измеряется углом наклона руки. — Большинство моделей Млечного Пути предполагают, что Рукав Стрельца образует спираль с углом наклона около 12 градусов, но структура, которую мы исследовали, действительно выделяется, потому что она находится под углом почти 60 градусов, добавил он.

Положение вновь идентифицированной структуры относительно Солнца. Оранжевые звезды — это регионы звездообразования, фото: NASA/JPL-Caltech

— Эта структура является небольшой частью Млечного Пути, но она может рассказать нам кое-что важное обо всей галактике, сказал соавтор исследования Роберт Бенджамин, астрофизик из Университета Висконсин-Уайтвотер. — В конечном счете, это напоминание о том, что мы мало знаем о крупномасштабной структуре Млечного Пути, и нам необходимо рассмотреть детали, если мы хотим понять общую картину, добавил он.

Трудности с измерениями

В недавно обнаруженном объекте находятся четыре туманности, известные своей захватывающей красотой: туманность Орла (в которой находятся Столпы Творения), туманность Омега, тройная туманность Клевер и туманность Лагуна. В 1950-х годах группа астрономов провела приблизительные измерения расстояний до некоторых звезд в этих туманностях. Их работа дала одни из первых доказательств спиральной структуры нашей галактики.

Эта структура находится на расстоянии около четырех тысяч световых лет от Земли. Несмотря на тысячи наблюдений за туманностями, астрономы не подозревали, что в этом районе что-то не так, пока не сравнили данные двух недавних обзоров звезд.

— По словам соавтора исследования Альберто Кроне-Мартинса из Калифорнийского технологического института, расстояния являются одними из самых сложных для измерения в астрономии. — Только недавние прямые измерения расстояния, проведенные обсерваторией Gaia, делают геометрию этой новой структуры столь очевидной, добавил он.

В новом исследовании ученые также опирались на каталог более чем ста тысяч новообразованных звезд, обнаруженных космическим телескопом Спитцер в ходе обзора галактики под названием Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE). — Когда мы объединим данные Gaia и Spitzer и наконец увидим эту подробную трехмерную карту, мы поймем, что в этом регионе есть много сложного, чего раньше просто не было видно», — сказал Кун.

Астрономы еще не до конца понимают, чем вызваны структуры выступающих спиральных рукавов в галактиках, подобных нашей. Хотя мы не можем видеть всю структуру Млечного Пути, возможность измерить движение отдельных звезд полезна для понимания этого явления. Звезды во вновь открытой структуре, вероятно, сформировались примерно в одно и то же время, в одной и той же общей области, и на них повлияли силы, действующие в галактике.

Источник: Калифорнийский технологический институт/Лаборатория реактивного движения, фото: NASA/JPL-Caltech