Ледяные острова в галактическом вулкане: загадка холодных облаков в пузырях Ферми

Исследователи обнаружили облака относительно холодного газа, глубоко погруженные в более крупные облака перегретого газа – пузыри Ферми – в центре Млечного Пути. Это открытие ставит под сомнение существующие модели образования пузырей Ферми и показывает, что эти пузыри гораздо моложе, чем считалось ранее.

Пузыри Ферми были открыты в 2010 году космическим гамма-телескопом Fermi. Эти колоссальные структуры, простирающиеся на 50 000 световых лет (по 25 000 в каждую сторону от галактического диска), представляют собой области экстремально горячего газа, разогретого до миллионов кельвинов. Считается, что их происхождение связано с мощными выбросами из сверхмассивной черной дыры Стрелец A* в центре Млечного Пути. Газ в пузырях движется с чудовищной скоростью — миллионы километров в час, создавая среду, где, казалось бы, ничто холодное не может выжить.

Неожиданное открытие: холод в сердце галактического шторма

Используя радиотелескоп Green Bank (GBT), астрономы провели самое детальное на сегодня исследование пузырей Ферми в радиодиапазоне. Результат превзошел ожидания: в этой горячей среде были обнаружены 11 облаков нейтрального водорода, температура которых оказалась в 100 раз ниже, чем у окружающей плазмы — всего около 10 000 К.

Это открытие можно сравнить с обнаружением льдин в кипящем котле. Как такие облака уцелели в столь экстремальных условиях? Ученые предполагают, что они либо являются фрагментами более крупных структур, разорванных галактическим ветром, либо образовались из-за локальной тепловой нестабильности.

Свойства облаков: возраст, масса и происхождение

Анализ показал, что восемь из одиннадцати облаков имеют четко измеримые параметры:

• Масса — от нескольких десятков до 1470 солнечных масс.
• Размер — от 13 до 91 светового года.
• Расположение — на высоте 13 000 световых лет над галактической плоскостью, что делает их самыми высокоширотными водородными облаками из известных.

Возраст облаков оценивается в несколько миллионов лет, что совпадает с предполагаемым возрастом самих пузырей Ферми. Это опровергает гипотезы, согласно которым пузыри существуют десятки миллионов лет, поскольку холодные облака просто не смогли бы сохраниться так долго.

Галактический ветер: невидимый переносчик материи

Облака служат маркерами, позволяющими отследить движение галактического ветра — мощного потока вещества, выбрасываемого из центра Млечного Пути.

«Точно так же, как нельзя увидеть ветер без пыли или облаков, мы не видим горячий галактический ветер, но можем обнаружить холодные облака, которые он несет», — поясняет Джей Локман, соавтор исследования.

Этот ветер играет ключевую роль в галактической экологии, перераспределяя вещество между центром и гало Млечного Пути.

Новый взгляд на эволюцию галактик

Открытие холодных облаков в пузырях Ферми меняет представления о том, как галактики теряют и перерабатывают материю. Раньше считалось, что в таких экстремальных условиях холодный газ должен полностью разрушаться, но теперь ясно, что он может сохраняться дольше, чем предполагалось.

Этот результат важен не только для Млечного Пути, но и для понимания механизмов обратной связи в других галактиках, где аналогичные процессы могут влиять на звездообразование и рост черных дыр.

Открытие холодных водородных облаков в пузырях Ферми — яркий пример того, как даже хорошо изученные структуры могут преподносить сюрпризы. Следующим шагом станет поиск подобных облаков в других галактиках, а также моделирование их динамики, чтобы понять, как они формируются и разрушаются.

Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, не только расширяет наши знания о Млечном Пути, но и открывает новые горизонты в изучении галактической эволюции.