Массивные звезды, по крайней мере в десять раз превышающие массу Солнца, переживают взрывной конец, называемый сверхновой, который порождает галактические ветры. Теперь исследователи впервые наблюдали это явление непосредственно в многочисленных галактиках в далекой Вселенной на ранних стадиях их формирования.
Потоки газа в масштабе парсека
Большую часть своей жизни массивные звезды перерабатывают водород в гелий в своих ядрах с помощью ядерных реакций. Когда водородное топливо исчерпывается, следуют реакции синтеза с более тяжелыми элементами.
На определенном этапе звезда формирует железное ядро. Однако в отличие от предыдущих ядерных реакций, синтез этого элемента не дает звезде энергии. В результате давление, создаваемое этими реакциями, уменьшается, и гравитационная сила берет верх, заставляя ядро взорваться. Быстрое разрушение ядра приводит к возникновению экстремальных условий. Внешние слои звезды обрушиваются на ядро, вызывая ударную волну, распространяющуюся по звезде. Когда ударная волна достигает поверхности звезды, она с силой выбрасывает вещество в космос, создавая яркий взрыв, называемый сверхновой.
Сверхновая также порождает галактические ветры — потоки заряженных частиц и газа, выбрасываемые в межзвездное пространство на высоких скоростях. Эти ветры содержат новообразованные элементы и обогащают окружающее пространство такими материалами, как кислород, углерод и другие элементы, необходимые для формирования новых звезд. Эти ветры также регулируют температуру межзвездной среды. Выбрасывая материю, нагретую до экстремальных температур, они влияют на плотность и температуру газа в регионе, что может повлиять на формирование звезд.
Первое наблюдение
Астрономы уже наблюдали подобные газовые потоки (или галактические ветры), исходящие из близлежащих галактик. Недавно впервые команда под руководством Юченга Го из Лионского центра научных астрофизических исследований смогла наблюдать подобную структуру в большой популяции галактик в далекой Вселенной в то время, когда галактики находились на ранних стадиях формирования.
Традиционно наблюдать галактические ветры было очень сложно, поскольку газовые ореолы почти прозрачны. Исследователи преодолели это препятствие с помощью прибора MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), установленного на Очень большом телескопе. «Прибор способен наблюдать галактики на красном смещении z ≈ 1, что соответствует семи миллиардам лет космической эволюции«, — объясняет исследователь. На этой длине волны прибор MUSE способен обнаружить и непосредственно наблюдать эмиссию атомов магния в галактических ветрах.
Еще одна важная особенность этой работы заключается в том, что исследователи смогли наблюдать эти галактические ветры в более чем ста древних галактиках. Они также смогли определить, что по форме они напоминают рожок мороженого.
Наконец, отметим, что это прямое наблюдение галактических ветров за пределами локальной Вселенной — лишь первый шаг. Мы до сих пор не знаем ни их физических свойств, таких как размер и сила, ни того, как они эволюционируют со временем и в разных типах галактик. Эти вопросы станут предметом будущих исследований.
Подробности исследования опубликованы в журнале .