Несколько лет назад астрономы раскрыли один из величайших секретов Млечного Пути: огромную волнообразную цепь газовых облаков на заднем дворе нашего солнца, порождающую скопления звезд вдоль спирального рукава галактики, которую мы называем домом.
Назвав эту удивительную новую структуру волной Рэдклиффа в честь Гарвардского института Рэдклиффа, где первоначально была обнаружена волнистость, команда теперь сообщает в Nature, что волна Рэдклиффа не только выглядит как волна, но и движется подобно ей — колеблется в пространстве-времени, во многом подобно "волне", движущейся по стадиону, полному болельщиков.
Ральф Кониецка, ведущий автор статьи и аспирант Высшей школы искусств и наук имени Кеннета К. Гриффина в Гарварде, объясняет: "Используя движение молодых звезд, рожденных в газовых облаках вдоль Волны Рэдклиффа, мы можем проследить движение их природного газа, чтобы показать, что Волна Рэдклиффа действительно колеблется".
Еще в 2018 году, когда профессор Венского университета Жуан Алвеш был научным сотрудником Гарвардского института Рэдклиффа, он работал с исследователем Центра астрофизики Кэтрин Цукер — тогда аспиранткой Гарварда — и Алиссой Гудман, профессором прикладной астрономии Роберта Уиллера Уилсона, над нанесением на карту трехмерного расположения звездных питомников в галактическом окружении Солнца.
Объединив совершенно новые данные миссии Gaia Европейского космического агентства с интенсивной обработкой данных методом "3D-картирования пыли", впервые разработанным профессором Гарварда Дугом Финкбайнером и его командой, они заметили возникающую закономерность, которая привела к открытию волны Рэдклиффа в 2020 году.
"Это самая большая когерентная структура, о которой мы знаем, и она очень, очень близка к нам", - сказал Цукер, который описывает работу совместной работы в соответствующей статье Sky and Telescope. "Она была там все время. Мы просто не знали об этом, потому что не могли построить эти модели распределения газовых облаков вблизи Солнца с высоким разрешением в 3D ".
3D-карта пыли 2020 года ясно показала, что волна Рэдклиффа существовала, но никакие доступные тогда измерения не были достаточно точными, чтобы увидеть, движется ли волна. Но в 2022 году, используя более новую версию данных Gaia, группа Алвеса определила трехмерные движения молодых звездных скоплений в волне Рэдклиффа.
Учитывая положение и движение скоплений, Кониецка, Гудман, Цукер и их сотрудники смогли определить, что вся Волна Рэдклиффа действительно колеблется, двигаясь подобно тому, что физики называют "бегущей волной".
Бегущая волна - это то же самое явление, которое мы наблюдаем на спортивном стадионе, когда люди последовательно встают и садятся, чтобы "сделать волну". Точно так же звездные скопления вдоль Волны Рэдклиффа движутся вверх и вниз, создавая узор, который распространяется по нашему галактическому задворку.
Кониецка продолжил: "Подобно тому, как болельщиков на стадионе притягивает к своим местам земное притяжение, Волна Рэдклиффа колеблется из-за притяжения Млечного Пути".
Понимание поведения этой гигантской структуры длиной в 9000 световых лет на задворках нашей галактики, всего в 500 световых годах от Солнца в его ближайшей точке, позволяет исследователям теперь обратить свое внимание на еще более сложные вопросы. Никто пока не знает, что вызвало волну Рэдклиффа и почему она движется именно так.
"Теперь мы можем пойти и проверить все эти различные теории о том, почему волна образовалась в первую очередь", - сказал Цукер.
"Эти теории варьируются от взрывов массивных звезд, называемых сверхновыми, до внегалактических возмущений, таких как столкновение карликовой галактики-спутника с нашим Млечным Путем", - добавил Кониецка.
В статье Nature также приводится расчет того, сколько темной материи может вносить вклад в гравитацию, ответственную за движение волны.
"Оказывается, для объяснения наблюдаемого нами движения не требуется существенной темной материи", - сказал Кониецка. "Одной гравитации обычной материи достаточно, чтобы привести в движение волну".
Кроме того, открытие колебаний поднимает новые вопросы о преобладании этих волн как в Млечном Пути, так и в других галактиках. Поскольку волна Рэдклиффа, по-видимому, образует остов ближайшего спирального рукава в Млечном Пути, колебание волны может означать, что спиральные рукава галактик колеблются в целом, что делает галактики еще более динамичными, чем считалось ранее.
Источник: Nature, Гарвардский университет
На изображении:
Волна Рэдклиффа рядом с нашим солнцем (желтая точка), внутри мультяшной модели Млечного Пути. Синие точки - скопления молодых звезд. Белая линия - это теоретическая модель Ральфа Кониецки и его сотрудников, которая объясняет текущую форму и движение волны. Пурпурные и зеленые линии показывают, как волна будет двигаться в будущем.
Автор: Ральф Кониецка, Алисса Гудман и Всемирный телескоп
Дополнительные материалы
