Астрономы создали подробную карту пыли в Млечном Пути

Когда мы наблюдаем далекие небесные объекты, возникает вопрос: действительно ли звезда, которую мы видим, имеет красноватый оттенок, или это результат прохождения ее света через облако космической пыли? Для точных астрономических наблюдений важно учитывать влияние пыли, которая не только придает объектам красноватый оттенок (эффект «покраснения»), но и делает их более тусклыми (эффект «вымирания»). Это похоже на наблюдение через грязное окно. Недавно два астронома создали самую подробную на сегодняшний день трехмерную карту свойств космической пыли в нашей галактике, что помогает лучше понять наблюдаемые явления.

Исследование, опубликованное в журнале Science, основано на том факте, что космическая пыль поглощает и рассеивает свет неравномерно. Она сильнее поглощает свет на коротких длинах волн (синий конец спектра) и слабее — на длинных (красный конец). Эта зависимость от длины волны описывается «кривой затухания», которая содержит информацию о составе пыли и ее окружении, например, о количестве и свойствах излучения в различных областях межзвездного пространства.

Для создания карты астрономы Сянъюй Чжан и Грегори Грин использовали данные миссии Gaia Европейского космического агентства, которая за 10,5 лет собрала точные измерения положений, движений и спектров более миллиарда звезд в Млечном Пути и соседних галактиках. Из 220 миллионов спектров, опубликованных в третьем выпуске данных Gaia (DR3), исследователи отобрали 130 миллионов, подходящих для анализа. Чтобы компенсировать низкое разрешение спектров Gaia, они использовали данные высокого разрешения из обзора LAMOST для 1% звезд, что позволило уточнить свойства звезд, такие как температура их поверхности.

Ученые применили нейронную сеть для создания модельных спектров на основе свойств звезд и промежуточной пыли. Сравнив эти модели с реальными спектрами Gaia, они использовали байесовские методы для определения свойств пыли между Землей и 130 миллионами звезд. Это позволило создать первую подробную трехмерную карту кривой поглощения пыли в Млечном Пути, значительно превосходящую предыдущие работы, которые опирались на данные всего около 1 миллиона звезд.

Космическая пыль играет ключевую роль в астрономии. Она не только влияет на наблюдения, но и участвует в звездообразовании, защищая гигантские газовые облака от внешнего излучения. Пыль также является основой для формирования планет, так как в межзвездной среде большинство элементов тяжелее водорода и гелия заключены в пылинках.

Новое исследование выявило неожиданное свойство межзвездной пыли. Ранее считалось, что в областях с высокой плотностью пыли кривая поглощения становится более плоской. Однако ученые обнаружили, что в областях средней плотности кривая, наоборот, становится круче, что указывает на более сильное поглощение на коротких длинах волн.

Они предположили, что это может быть связано с увеличением концентрации полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) — молекул, которые широко распространены в межзвездной среде и, возможно, сыграли роль в зарождении жизни. Для проверки этой гипотезы астрономы планируют провести дополнительные наблюдения.