Астрономы обнаружили 11 неожиданно холодных облаков водорода, скрывающихся в перегретой турбулентности Ферми-пузырей. Это открытие сравнивают с находкой ледяных кубиков внутри вулкана.
Ферми-пузыри — это две гигантские области чрезвычайно горячего газа, простирающиеся на 25 000 световых лет выше и ниже диска Млечного Пути, достигая общей высоты в 50 000 световых лет. Эти загадочные структуры были обнаружены в 2010 году космическим телескопом Fermi Gamma-Ray и, вероятно, возникли в результате мощного выброса энергии, связанного с активностью сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.
С помощью радиотелескопа Green Bank Telescope (GBT) астрономы провели самое детальное на сегодняшний день радиообследование Ферми-пузырей и нашли 11 относительно холодных облаков нейтрального водорода, скрытых в этой экстремальной среде. Температура плазмы в пузырях достигает около миллиона кельвинов, поэтому обнаружение облаков, которые как минимум в 100 раз холоднее (около 10 000 кельвинов), стало настоящей неожиданностью.
«Это все равно что найти ледяные кубики в вулкане«, — поясняет Эндрю Фокс, астроном из Института космического телескопа и соавтор исследования.
Открытие ставит перед учеными новую загадку: «Мы не знали, что холодный газ может выжить в таких экстремальных потоках. Это меняет наше понимание того, как галактики перерабатывают и выбрасывают вещество«, — говорит Ронгмон Бордолой, астрофизик из Университета Северной Каролины и ведущий автор исследования.
Облака водорода различаются по массе и размеру. Восемь из них, которые удалось изучить подробнее, имеют массу до 1470 солнечных и простираются на 13–91 световой год. Это самые высокоширотные облака водорода, обнаруженные на сегодняшний день, расположенные примерно в 13 000 световых лет над центром Млечного Пути.
Учитывая их структуру и окружающую среду, астрономы предполагают, что этим облакам может быть несколько миллионов лет. Это совпадает с оценкой возраста самих Ферми-пузырей и противоречит другим моделям, согласно которым пузыри могут быть в десятки миллионов лет.
«Если бы Ферми-пузыри были старше 10 миллионов лет, эти облака просто не смогли бы сохраниться«, — объясняет Бордолой.
Судя по всему, облака были подняты в верхние слои Ферми-пузырей галактическим ветром — мощным потоком вещества, исходящим из центра Млечного Пути. Этот ветер, движущийся со скоростью сотни километров в секунду, играет ключевую роль в перераспределении массы и энергии в галактике.
«Как на Земле мы видим ветер только по движению облаков, так и здесь мы не можем наблюдать горячий галактический ветер напрямую, но видим холодные облака, которые он несет«, — говорит Джей Локман, астроном из обсерватории Грин-Бэнк и соавтор исследования.
Эти облака недолговечны — их срок жизни оценивается в 8 миллионов лет, что по галактическим меркам мгновенно. Ученые предполагают, что они могли быть частью более крупного облака, разрушенного окружающей плазмой, или же сконденсироваться из нее из-за тепловой нестабильности.
Открытие имеет важное значение не только для изучения Млечного Пути, но и для понимания эволюции галактик в целом. Оно помогает уточнить модели, описывающие, как вещество и энергия циркулируют в космосе.
Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.