В центре Млечного Пути обнаружено около 1000 загадочных нитей
Почти 1000 таинственных нитей обнаружены в центре Млечного Пути
автор: Аманда Моррис, Северо-Западный университет
Мозаичное изображение центра Млечного Пути, запечатленное с помощью радиоволн. Магнитные нити представляют собой большие вертикальные разрезы по всему изображению. Предоставлено: Северо-Западный университет https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/nearly-1000-mysterious.jpg
Беспрецедентное новое телескопическое изображение турбулентного центра галактики Млечный Путь выявило почти 1000 таинственных нитей, необъяснимо болтающихся в космосе.
Протяженностью до 150 световых лет одномерные нити (или нити) встречаются парами и кластерами, часто уложенными на равном расстоянии друг от друга, бок о бок, как струны на арфе. Используя наблюдения на радиоволнах, Фархад Юсеф-Заде из Северо-Западного университета обнаружил высокоорганизованные магнитные нити в начале 1980-х годов. Загадочные нити, как он обнаружил, состоят из электронов космических лучей, вращающихся в магнитном поле со скоростью, близкой к скорости света. Но с тех пор их происхождение остается неразгаданной тайной.
Теперь на новом изображении было обнаружено в 10 раз больше нитей, чем было обнаружено ранее, что позволило Юсефу-Заде и его команде впервые провести статистические исследования по широкой популяции нитей. Эта информация потенциально может помочь им, наконец, разгадать давнюю тайну.
Исследование теперь доступно в Интернете и было принято к публикации в журнале Astrophysical Journal Letters.
"Мы долгое время изучали отдельные нити с близоруким взглядом",-сказал Юсеф-Заде, ведущий автор статьи. "Теперь мы, наконец, видим общую картину-панорамный вид, наполненный обилием нитей. Просто изучив несколько нитей, трудно сделать какой-либо реальный вывод о том, что это такое и откуда они взялись. Это переломный момент в углублении нашего понимания этих структур".
Юсеф-Заде является профессором физики и астрономии в Северо-Западном колледже искусств и наук Вайнберга и членом Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA).
Построение образа
Чтобы создать изображение с беспрецедентной четкостью и детализацией, астрономы потратили три года на изучение неба и анализ данных в Южноафриканской радиоастрономической обсерватории (САРАО). Используя 200 часов времени на телескопе "СуриКАТ" САРАО, исследователи собрали мозаику из 20 отдельных наблюдений различных участков неба в направлении центра галактики Млечный Путь, в 25 000 световых лет от Земли.
Полное изображение будет опубликовано в дополнительной сопроводительной статье под руководством астрофизика Оксфордского университета Яна Хейвуда и в соавторстве с Юсефом-Заде-в предстоящем выпуске Астрофизического журнала. Наряду с нитями на изображении запечатлены радиоизлучения от многочисленных явлений, включая вспыхивающие звезды, звездные питомники и остатки новых сверхновых.
"Я потратил много времени, рассматривая это изображение в процессе работы над ним, и оно мне никогда не надоедает", - сказал Хейвуд. "Когда я показываю это изображение людям, которые, возможно, новички в радиоастрономии или иным образом незнакомы с ней, я всегда стараюсь подчеркнуть, что радиоизображение не всегда было таким, и что на самом деле СуриКАТ-это шаг вперед с точки зрения его возможностей. Для меня было настоящей честью работать на протяжении многих лет с коллегами из САРАО, которые построили этот фантастический телескоп".
Чтобы рассмотреть нити в более тонком масштабе, команда Юсефа-Заде использовала технику удаления фона с основного изображения, чтобы изолировать нити от окружающих структур. Получившаяся картина поразила его.
"Это похоже на современное искусство", - сказал он. "Эти изображения так красивы и богаты, и тайна всего этого делает их еще более интересными".
Что мы знаем
В то время как многие тайны, окружающие нити, остаются загадками, Юсеф-Заде смог собрать воедино больше деталей головоломки. В своей последней статье он и его сотрудники специально исследовали магнитные поля нитей и роль космических лучей в освещении магнитных полей.
Скопление, похожее на арфу. Кредит: Северо-Западный университет https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/nearly-1000-mysterious-1.jpg
Изменение излучения, испускаемого нитями, сильно отличается от изменения недавно обнаруженного остатка сверхновой, что позволяет предположить, что эти явления имеют разное происхождение. Исследователи обнаружили, что более вероятно, что нити связаны с прошлой активностью центральной сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, а не с скоординированными вспышками сверхновых. Нити также могут быть связаны с огромными радиоизлучающими пузырьками, которые Юсеф-Заде и его коллеги обнаружили в 2019 году.
И, хотя Юсеф-Заде уже знал, что нити намагничены, теперь он может сказать, что магнитные поля усиливаются вдоль нитей, что является основной характеристикой, присущей всем нитям.
"Это первый раз, когда мы смогли изучить статистические характеристики нитей", - сказал он. "Изучая статистику, мы можем узнать больше о свойствах этих необычных источников.
"Если бы вы, например, были с другой планеты и встретили на Земле одного очень высокого человека, вы могли бы предположить, что все люди высокие. Но если вы проведете статистику по совокупности людей, вы сможете найти средний рост. Именно это мы и делаем. Мы можем определить силу магнитных полей, их длину, ориентацию и спектр излучения".
Чего мы не знаем
Среди оставшихся загадок Юсеф-Заде особенно озадачен тем, как структурированы нити. Нити внутри скоплений отделены друг от друга на совершенно равных расстояниях-примерно на расстоянии от Земли до Солнца.
"Они почти напоминают регулярное расстояние в солнечных петлях", - сказал он. "Мы до сих пор не знаем, почему они собираются в группы или понимают, как они разделяются, и мы не знаем, как происходят эти регулярные расстояния. Каждый раз, когда мы отвечаем на один вопрос, возникает множество других вопросов".
Юсеф-Заде и его команда также до сих пор не знают, движутся ли нити или меняются со временем, или что заставляет электроны ускоряться с такой невероятной скоростью.
"Как вы ускоряете электроны со скоростью, близкой к скорости света?" он спросил. "Одна из идей заключается в том, что на концах этих нитей есть некоторые источники, которые ускоряют эти частицы".
Что будет дальше
Юсеф-Заде и его команда в настоящее время идентифицируют и каталогизируют каждую нить накала. Угол, кривая, магнитное поле, спектр и интенсивность каждой нити накала будут опубликованы в будущем исследовании. Понимание этих свойств даст астрофизическому сообществу больше подсказок о неуловимой природе нитей.
Телескоп MeerKAT, запущенный в июле 2018 года, продолжит раскрывать новые секреты.
"Мы, безусловно, на один шаг приблизились к более полному пониманию",-сказал Юсеф-Заде. "Но наука - это серия достижений на разных уровнях. Мы надеемся докопаться до сути, но необходимы дополнительные наблюдения и теоретический анализ. Полное понимание сложных объектов требует времени".
Исследование "Статистические свойства населения нитей галактического центра: Спектральный индекс и равное магнитное поле", была поддержана НАСА и Национальным научным фондом.
Исследуйте дальше
Возвышающиеся шарообразные сооружения, обнаруженные вблизи центра Млечного Пути
Дополнительная информация: Ф. Юсеф-Заде и др., Статистические свойства населения нитей Галактического центра: Спектральный индекс и распределение магнитного поля. arXiv:2201.10552v1 [astro-ph.GA], arxiv.org/pdf/2201.10552.pdf
I. Хейвуд и др., Мозаика Галактического центра Сурикатов с частотой 1,28 ГГц. arXiv:2201.10541v1 [astro-ph.GA], arxiv.org/abs/2201.10541
Информация о журнале: Астрофизический журнал , Письма в Астрофизический журнал
Предоставлено Северо-Западным университетом
https://phys.org/news/2022-01-mysterious-strands-revealed-milky-center.html Перевод Яндекс
Возвышающиеся шарообразные сооружения, обнаруженные вблизи центра Млечного Пути
Северо-Западным университетом
Радиоизображение центра Млечного Пути с частью массива телескопов "Сурикат" на переднем плане. Плоскость галактики отмечена серией ярких объектов, взорванных звезд и областей, где рождаются новые звезды, и проходит по диагонали по изображению от нижнего правого угла к верхнему центру.Черная дыра в центре Млечного Пути скрыта в самой яркой из этих протяженных областей.Радиопузыри простираются от самых дальних антенн до верхнего правого угла.Можно увидеть множество намагниченных нитей, идущих параллельно пузырькам.В этом составном представлении небо слева от второй ближайшей антенны-это ночное небо, видимое невооруженным глазом, а радиоизображение справа было увеличено, чтобы подчеркнуть его прекрасные черты. Кредит: САРАО/Оксфорд/NRAO https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2019/giantballoon.jpg
Международная группа астрономов, в том числе Фархад Юсеф-Заде из Северо-Западного университета, обнаружила одну из крупнейших структур, когда-либо наблюдавшихся в Млечном Пути. Недавно обнаруженная пара радиоизлучающих пузырьков достигает сотен световых лет в высоту, затмевая все остальные структуры в центральной области галактики.
Команда считает, что огромная структура в форме песочных часов, вероятно, является результатом феноменально энергичного взрыва, который произошел несколько миллионов лет назад вблизи сверхмассивной черной дыры Млечного Пути.
"Центр нашей галактики относительно спокоен по сравнению с другими галактиками с очень активными центральными черными дырами", - сказал Ян Хейвуд из Оксфордского университета, первый автор исследования. "Несмотря на это, центральная черная дыра Млечного Пути может-время от времени-становиться нехарактерно активной, вспыхивая, поскольку она периодически поглощает массивные сгустки пыли и газа. Вполне возможно, что одно такое безумное кормление вызвало мощные вспышки, которые раздули эту ранее невидимую функцию".
Статья будет опубликована 11 сентября в журнале Nature. Соавторы исследования представляют 15 учреждений, в том числе Северо-Западный, Оксфорд, Южноафриканскую радиоастрономическую обсерваторию в Кейптауне и Национальную радиоастрономическую обсерваторию в Шарлоттсвилле, штат Вирджиния.
Для этой работы команда использовала телескоп MeerKAT Южноафриканской радиоастрономической обсерватории (САРАО), крупнейший научный проект в Африке. Это первая статья, в которой подробно описываются исследования, проведенные с использованием полного набора из 64 тарелок MeerKAT с момента его запуска в июле 2018 года.
Тайны Млечного Пути
Более турбулентная и необычайно активная по сравнению с остальной частью Млечного Пути среда, окружающая центральную черную дыру нашей галактики, таит в себе много загадок. Юсеф Заде из Северо-Западного университета, старший автор статьи, посвятил свою карьеру изучению физических процессов, происходящих в загадочном центре Млечного Пути.
Радиоизображение центральных участков галактики Млечный Путь.Плоскость галактики отмечена серией ярких объектов, взорванных звезд и областей, где рождаются новые звезды, и проходит по горизонтали через изображение. Черная дыра в центре Млечного Пути скрыта в самой яркой из этих протяженных областей.Радиопузырьки, обнаруженные Сурикатом, простираются вертикально выше и ниже плоскости галактики.Можно увидеть множество намагниченных нитей, идущих параллельно пузырькам. Кредит: САРАО/Оксфорд https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2019/1-giantballoon.jpg
В начале 1980-х годов Юсеф-Заде обнаружил крупномасштабные высокоорганизованные магнитные нити в центре Млечного Пути, в 25 000 световых лет от Земли. Хотя их происхождение с тех пор остается неразгаданной тайной, нити представляют собой радиоструктуры, простирающиеся на десятки световых лет в длину и на один световой год в ширину.
"Радиопузыри, обнаруженные с помощью Суриката, теперь проливают свет на происхождение нитей",-сказал Юсеф-Заде. "Почти все из более чем 100 нитей ограничены радиопузырями".
Юсеф-Заде-профессор физики и астрономии в Северо-Западном колледже искусств и наук Вайнберга и член CIERA (Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики), научно-исследовательского центра на Северо-Западе, специализирующегося на продвижении исследований в области астрофизики с акцентом на междисциплинарные связи.
Исследователи полагают, что тесная связь нитей с пузырьками подразумевает, что энергетическое событие, создавшее радиопузыри, также отвечает за ускорение электронов, необходимых для получения радиоизлучения от намагниченных нитей.
Отслеживание энергетических областей
Используя Суриката, исследовательская группа нанесла на карту обширные области в центре галактики, проводя наблюдения на длинах волн около 23 сантиметров. Радиоизлучение такого рода генерируется в процессе, известном как синхротронное излучение, в котором электроны, движущиеся со скоростью, близкой к световой, взаимодействуют с магнитными полями. Это создает характерный радиосигнал, который может быть использован для отслеживания энергетических областей в пространстве. Радиоизлучение, наблюдаемое Сурикатом, легко проникает сквозь плотные облака пыли, которые блокируют видимый свет из центра галактики.
Изучив почти идентичную протяженность и морфологию двойных пузырьков, исследователи полагают, что нашли убедительные доказательства того, что эти особенности образовались в результате сильного извержения, которое за короткий промежуток времени пробило межзвездную среду в противоположных направлениях.
"Эти огромные пузыри до сих пор были скрыты ослепительным светом чрезвычайно яркого радиоизлучения из центра галактики",-сказал Фернандо Камило из САРАО в Кейптауне и соавтор статьи. "Удаление пузырьков из фонового шума было техническим усилием, которое стало возможным только благодаря уникальным характеристикам MeerKAT и идеальному расположению. Благодаря этому неожиданному открытию мы наблюдаем в Млечном Пути новое проявление оттока материи и энергии в масштабах галактики, которым в конечном счете управляет центральная черная дыра".
Исследуйте дальше
Обнаружение пыльных облаков и звезд в нашей галактике по-новому
Дополнительная информация: Инфляция 430-парсековых биполярных радиопузырей в Центре Галактики в результате энергетического события, Природа (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1532-5 , nature.com/articles/s41586-019-1532-5
Информация в журнале: Природа
Предоставлено Северо-Западным университетом
https://phys.org/news/2019-09-towering-balloon-like-center-milky.html Перевод Яндекс