В сердце Млечного Пути, в области чрезвычайной турбулентности, где сверхмассивная черная дыра Стрелец A* создает мощные ударные волны, межзвездный газ и пыль тщательно перемешиваются.
Международная группа астрономов впервые получила уникальное представление об этом феномене с помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки (ALMA.
Изучение центральной молекулярной зоны (ЦМЗ) нашей галактики ведется на протяжении нескольких десятилетий, что обусловлено высокой плотностью пыли и газа, а также непрерывным циклом формирования и распада молекул. Несмотря на это, точные механизмы, определяющие этот процесс, пока не установлены. С помощью высокоточного оборудования и чувствительности ALMA, группа ученых под руководством Кая Яна из Шанхайского университета Цзяо Тун выявила очень тонкую и вытянутую нитевидную структуру, протянувшуюся через ЦМЗ, что позволило обнаружить новые аспекты динамики в этой галактической среде.
В ходе анализа спектральных линий молекул, обнаруженных в ЦМЗ, было сделано важное открытие. Монооксид кремния (SiO) оказался особенно эффективным инструментом для изучения ударных волн, поскольку его излучение свидетельствует о наличии высокоэнергетических процессов в молекулярных облаках. При изучении этих сигналов астрономы выявили длинные и узкие структуры, которые не связаны ни с одним из известных регионов звездообразования, что указывает на ранее неизвестный физический процесс.
Природа филаментов
«Анализ изображений, полученных с помощью ALMA, вызвал у нас удивление: на них были обнаружены тонкие нити, не имеющие аналогов среди известных ранее структур », — поясняет Янг. Данные структуры характеризуются не только необычным распределением, но и демонстрируют согласованные линейные скорости, что исключает их происхождение как просто отток из звездообразующих областей. Также стоит отметить, что их эмиссия не обусловлена наличием пыли, и они не находятся в состоянии гидростатического равновесия.
Профессор Син Лу, работающий в Шанхайской астрономической обсерватории, считает, что эти филаменты могут проявлять свойства космических торнадо. Они характеризуются интенсивными потоками газа, которые быстро рассеиваются и эффективно распределяют вещество вокруг себя. Несмотря на то, что точный механизм их возникновения пока не установлен, наиболее вероятной считается версия об образовании в результате столкновительных процессов. Эта гипотеза находит подтверждение в обнаружении вращательных переходов SiO, наличии мазеров метанола (CH3OH) и относительном обилии сложных органических молекул в этих филаментах.
Анализ полученных данных указывает на возможность существования в ЦМЗ непрерывного цикла обмена веществом. В этом цикле ударные волны формируют филаменты, высвобождая в межзвездную газовую среду такие молекулы, как SiO, CH3OH, CH3CN и HC3N. Последующее рассеивание филаментов приводит к перераспределению материала, позволяя молекулам со временем постепенно конденсироваться в пылевые зерна. Этот процесс поддерживает равновесие между потерей и накоплением вещества в центральной области галактики.
Ичен Чжан, профессор Шанхайского университета Цзяо Тун и автор совместной работы , отметил ключевое значение ALMA в данной работе: « Благодаря высокому угловому разрешению и исключительной чувствительности телескопа ALMA удалось выявить выбросы молекул от этих филаментов и подтвердить, что они не связаны с выбросами пыли ». Данное исследование внесло существенный вклад в понимание динамических процессов, протекающих в ЦМЗ, и указывает на то, что эти филаменты могут играть важную роль в распределении вещества в этом регионе Галактики.
Для более детального изучения филаментов во всей центральной молекулярной зоне (ЦМЗ) исследовательская группа намерена продолжить наблюдения с использованием радиотелескопа ALMA, а также проанализировать дополнительные линии SiO. Совмещая полученные данные с результатами численного моделирования, ученые надеются установить точный механизм формирования этих структур и подтвердить их участие в циркуляции вещества в области ядра галактики.