Откуда берется материал в спиральных рукавах Млечного Пути, из которого в конечном итоге и образуются новые звезды? Проведенный анализ свойств галактического магнитного поля предоставил доказательства того, что тонко распределенная так называемая теплая ионизированная среда (WIM) является источником газа и пыли, который и обеспечивает образование звезд.
Фрагмент обзора THOR возле спирального рукава Стрельца Млечного Пути. © J. Stil/University of Calgary/MPIA
Млечный Путь - это спиральная галактика, дискообразный остров звезд в космосе, в котором самые яркие и молодые звезды накапливаются в его спиральных рукавах. Там они возникают из плотной межзвездной среды (ISM), которая состоит из газа (особенно водорода) и пыли (микроскопические тела с высоким содержанием углерода и кремния) и выделяется на снимках темной полосой на фоне звезд.
Для того чтобы новые звезды образовывались непрерывно, материал должен поступать в спиральные рукава тоже непрерывно, пополняя запасы газа и пыли. Группа астрономов из Университета Калгари в Канаде, Института астрономии им. Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге (Германия) и других научно-исследовательских учреждений смогли показать, что пополнение происходит из гораздо более горячей составляющей ISM, которая обычно охватывает весь Млечный Путь. Эта «теплая ионизированная среда» (WIM) имеет среднюю температуру 10000 градусов.
Излучение высоких энергий от горячих звезд означает, что газообразный водород из WIM в значительной степени ионизирован. Представленные результаты позволяют предположить, что WIM конденсируется в узкой области около спирального рукава и постепенно проникает в него с охлаждением.
Ученые выследили плотный WIM, измерив так называемое вращение Фарадея, эффект, который назван в честь английского физика Майкла Фарадея. Направление поляризации линейно поляризованного радиоизлучения изменяется, когда оно проходит через плазму, то есть через ионизированный газ, который преодолевает магнитное поле. О поляризованном излучении говорят тогда, когда электрическое поле колеблется только в одной плоскости.
При этом обычный свет не поляризован. Степень изменения направления поляризации также зависит от наблюдаемой длины волны. В рамках представленного исследования группа смогла обнаружить необычайно сильный сигнал в довольно незаметном месте Млечного Пути, которое цепляется непосредственно за сторону рукава Стрельца Млечного Пути, обращенного к центру галактики. Сам спиральный рукав выделяется на полученных изображениях из-за сильного радиоизлучения, генерируемого находящимися в нем горячими звездами и остатками сверхновых.
Однако наиболее сильный сдвиг в поляризации находится за пределами этой характерной зоны. Из этого астрономы делают вывод, что внутри этой активной части спирального рукава увеличенное вращение Фарадея не возникает. Следовательно, это происходит от уплотненного WIM, который, как и магнитное поле, представляет собой менее очевидный компонент спирального рукава.
Анализ основан на обзоре THOR (Исследование линии рекомбинации HI/OH Млечного Пути), который проводился в MPIA в течение нескольких лет и в рамках которого происходит наблюдение за большой площадью Млечного Пути на нескольких радиоволнах. При этом источники поляризованного излучения, такие как далекие квазары или нейтронные звезды, служат «зондами» для определения вращения Фарадея.
Это означает, что астрономы могут не только определять местонахождение трудных магнитных полей в Млечном Пути, но также получают возможность распознавать структуру и свойства горячего газа. «Мы были очень удивлены сильным сигналом в довольно незаметном районе Млечного Пути», - говорит Хенрик Бойтер из MPIA, который возглавляет проект THOR. - «И эти результаты показывают нам, что нам предстоит еще очень много открытий при исследовании структуры и динамики нашей галактики».
