Zhruba pred 13,8 miliardami rokov sa náš vesmír zrodil pri obrovskej explózii, z ktorej vznikli prvé subatomárne častice a fyzikálne zákony, ako ich poznáme. Asi po 370 000 rokoch sa vytvoril vodík, základný stavebný kameň hviezd, ktoré vo svojom vnútri spájajú vodík a hélium a vytvárajú tak všetky ťažšie prvky. Zatiaľ čo vodík zostáva najrozšírenejším prvkom vo vesmíre, jednotlivé oblaky plynného vodíka môžu byť ťažko detekovateľné v medzihviezdnom médiu (ISM).

To sťažuje výskum raných štádií vzniku hviezd, ktoré by poskytli vodítka o vývoji galaxií a vesmíru. Medzinárodný tím pod vedením astronómov z Inštitút Maxa Plancka pre astronómiu (MPIA) nedávno zaznamenala prítomnosť obrovských vlákien atómového vodíka v našej galaxii. Táto štruktúra, nazývaná „Maggie“, sa nachádza asi 55 000 svetelných rokov od nás (na druhej strane mliečna dráha) a je jednou z najvyšších štruktúr, aké boli kedy pozorované v našej galaxii.

Štúdia popisujúca ich zistenia sa nedávno objavila v časopise Astronómia a astrofyzikaA Pod vedením Jonasa Seida, Ph.D. Študoval na škole MPIA. Pripojili sa k nemu vedci z Viedenskej univerzity Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Inštitút Maxa Plancka pre rádiovú astronómiu (MPIFR), University of Calgary, University of Heidelberg, Centrum astrofyziky a planetárnych vied, Argelander- Ústav astronómieIndický vedecký inštitút a NASALaboratórium prúdového pohonu (JPL)Laboratórium prúdového pohonu).

Výskum je založený na získaných údajoch HI/OH/Recombination Line Survey of the Milky Way (THOR), monitorovací softvér založený na Extra veľká zbierka Karla G. Jánskeho (VLA) v Novom Mexiku. Pomocou centimetrových rádiových tanierov VLA tento projekt študuje tvorbu molekulárnych oblakov, premenu atómov na molekulárny vodík, magnetické pole galaxie a ďalšie otázky súvisiace s ISM a tvorbou hviezd.

Konečným cieľom je určiť, ako sa dva najbežnejšie izotopy vodíka zbiehajú, aby vytvorili husté oblaky, ktoré stúpajú k novým hviezdam. Izotopy zahŕňajú atómový vodík (H), pozostávajúci z jedného protónu, jedného elektrónu a bez neutrónov, a molekulárny vodík (H).₂) pozostáva z dvoch atómov vodíka spojených kovalentnou väzbou. Tie sa len skondenzujú do relatívne kompaktných oblakov, z ktorých sa vyvinú mrazivé oblasti, kde sa nakoniec objavia nové hviezdy.

Tento obrázok ukazuje rez bočným pohľadom na Mliečnu dráhu meranú satelitom Gaia Európskej vesmírnej agentúry. Tmavý pás pozostáva z plynu a prachu, ktorý zháša svetlo zlúčených hviezd. Galaktický stred Mliečnej dráhy je vyznačený napravo od obrázku a jasne žiari pod tmavou oblasťou. Políčko naľavo od stredu označuje umiestnenie vlákien „Maggie“. Ukazuje distribúciu atómového vodíka. Farby označujú rôzne rýchlosti plynu. Kredit: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syd/MPIA

Proces prechodu atómového vodíka na molekulárny vodík je stále veľkou neznámou, čo z tohto extrémne dlhého vlákna urobilo obzvlášť vzrušujúci objav. Zatiaľ čo najväčšie známe oblaky molekulárneho plynu sú dlhé asi 800 svetelných rokov, Magi má dĺžku 3900 svetelných rokov a šírku 130 svetelných rokov. Ako vysvetlil Syed v nedávnom MPIA tlačová správa:

„Toto vlákno prispelo k tomuto úspechu. Zatiaľ presne nevieme, ako ste sa tam dostali. Ale reťazec siaha asi 1600 svetelných rokov pod rovinu Mliečnej dráhy. Pozorovania nám tiež umožnili určiť rýchlosť plynného vodíka. To nám umožnilo ukázať, že rýchlosti pozdĺž poistky sa takmer nelíšia.„

Tímová analýza ukázala, že materiál vo vlákne má priemernú rýchlosť 54 km/s^-1, ktorú primárne určili meraním proti rotácii disku Mliečnej dráhy. To znamená, že žiarenie má vlnovú dĺžku 21 cm (aka „vodíková čiaraBolo to viditeľné na kozmickom pozadí, vďaka čomu bola štruktúra rozpoznateľná. „Pozorovania nám tiež umožnili určiť rýchlosť plynného vodíka,“ povedal Henrik Beuther, prezident THOR a spoluautor štúdie. „To nám umožnilo ukázať, že rýchlosti pozdĺž vlákno sa takmer nelíši.“

Tento obrázok vo falošných farbách ukazuje distribúciu atómového vodíka meranú pri vlnovej dĺžke 21 cm. Červená prerušovaná čiara opisuje „Maggie“ vedie. kredit: c. Master / MPIA

Z toho vedci usúdili, že Maggi je koherentná štruktúra. Tieto výsledky potvrdili pozorovania, ktoré pred rokom urobil Juan de Soler, astrofyzik z Viedenskej univerzity a spoluautor článku. Keď zbadal vlákno, nazval ho najdlhšou riekou v jeho rodnej Kolumbii: Río Magdalena (anglicky: Margaret alebo „Maggie“). Zatiaľ čo Maggie mohla byť identifikovaná v Solerovom predchádzajúcom hodnotení údajov THOR, iba súčasná štúdia bez akýchkoľvek pochybností preukázala, že ide o koherentnú štruktúru.

Na základe predtým publikovaných údajov tím tiež odhadol, že Maggi obsahuje 8% molekulárneho vodíka na zlomok hmotnosti. Pri bližšom skúmaní si tím všimol, že plyn sa zbieha v rôznych bodoch pozdĺž vlákna, čo ich viedlo k záveru, že plynný vodík sa na týchto miestach hromadí vo veľkých oblakoch. Tiež predpovedali, že atómový plyn bude v týchto prostrediach postupne kondenzovať do molekulárnej formy.

„Mnoho otázok však zostáva nezodpovedaných,“ dodal Syed. „Dodatočné údaje, o ktorých dúfame, že nám poskytnú viac informácií o frakcii molekulárneho plynu, už čakajú na analýzu.“ Našťastie bude čoskoro v prevádzke niekoľko vesmírnych a pozemných observatórií a teleskopy, ktoré budú v budúcnosti vybavené na štúdium týchto vlákien. Tie obsahujú Vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST) a rozhlasové prieskumy ako napr pole štvorcových kilometrov (SKA), ktorá nám umožní zobraziť najskoršie obdobie vesmíru („kozmický úsvit“) a prvé hviezdy v našom svete.

Pôvodne uverejnené v vesmír dnes.

Viac informácií o tomto výskume nájdete na V Mliečnej dráhe bola objavená masívna vláknitá štruktúra – dlhá 3900 svetelných rokov.

Odkaz: „Maggie filaments“: fyzikálne vlastnosti obrovského atómového oblaku“ od J. Syeda, JD Solera, H. Beuthera, Y. Wanga, S. Suriho, JD Henshawa, M. Rienera, S. Bialyho, S. Rezaei Kh ., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klessen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore a H. Linz, 20. decembra 2021, K dispozícii tu. Astronómia a astrofyzika.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265