Учёные обнаружили холодные газовые облака внутри сверхгорячих пузырей Ферми в центре Млечного Пути

Исследователи обнаружили облака холодного газа, встроенные в более крупные, сверхгорячие газовые облака — пузыри Ферми в центре нашей галактики. Это открытие ставит под сомнение существующие модели образования пузырей Ферми и указывает на то, что они намного моложе, чем предполагалось ранее.

«Пузыри Ферми — это огромные структуры из горячего газа, простирающиеся над и под диском Млечного Пути, достигая примерно 25 000 световых лет в каждом направлении от центра галактики», — объясняет Ронгмон Бордолой, доцент кафедры физики Университета штата Северная Каролина и автор исследования. «Пузыри Ферми были открыты сравнительно недавно — впервые их зафиксировали телескопы, регистрирующие гамма-излучение, в 2010 году. Существуют различные теории о том, как они образовались, но мы знаем, что это было чрезвычайно внезапное и бурное событие, подобное вулканическому извержению, но в колоссальном масштабе».

Иллюстрация: NSF / AUI / NSF NRAO / P.Vosteen

Бордолой и его команда использовали радиотелескоп Green Bank Telescope (GBT) Национального научного фонда США для наблюдения за пузырями Ферми и получения данных о составе газа внутри них и скорости его движения. Эти измерения были вдвое более чувствительными, чем предыдущие обзоры пузырей Ферми с помощью радиотелескопов, что позволило наблюдать более мелкие детали внутри пузырей.

Большая часть газа внутри пузырей Ферми имеет температуру около 1 миллиона градусов Кельвина. Однако исследовательская группа обнаружила нечто удивительное: плотные облака нейтрального атомарного водорода, каждое из которых содержит несколько тысяч солнечных масс, разбросанные внутри пузырей на расстоянии 12 000 световых лет над центром Млечного Пути.

«Эти облака нейтрального водорода холодны по сравнению с остальной частью пузыря Ферми», — говорит Эндрю Фокс, астроном ESA-AURA в Институте космического телескопа и соавтор статьи. «Их температура составляет около 10 000 градусов Кельвина, то есть они холоднее своего окружения как минимум в 100 раз. Нахождение этих облаков внутри пузыря Ферми подобно обнаружению кубиков льда в вулкане». Их существование удивительно, поскольку горячая (более 1 миллиона градусов Кельвина), высокоскоростная среда выброса должна была быстро разрушить любой более холодный газ.

«Компьютерные модели взаимодействия холодного газа с горячим вытекающим газом в экстремальных условиях, подобных пузырям Ферми, показывают, что холодные облака должны быстро разрушаться, обычно в течение нескольких миллионов лет, что согласуется с независимыми оценками возраста пузырей Ферми», — говорит Бордолой. «Облака вообще не могли бы существовать, если бы пузырям Ферми было 10 миллионов лет или больше».

Более того, скорость движения газов, рассчитанная командой, подтверждает молодость пузырей Ферми. «Эти облака не существовали, когда по Земле бродили динозавры. В космических масштабах времени миллион лет — это мгновение ока», — добавляет Бордолой.

Учёные предполагают, что эти холодные облака были захвачены из центра Млечного Пути и подняты очень горячим ветром, который образовал сами пузыри Ферми. Это открытие бросает вызов пониманию того, как холодные облака могут «выживать» в экстремальной энергетической среде центра галактики, накладывая строгие эмпирические ограничения на то, как выбросы взаимодействуют с окружающей средой. Полученные результаты служат важной основой для моделирования галактической обратной связи и эволюции, потенциально меняя представление о том, как энергия и вещество циркулируют через галактики.