Найден виновник перелома самой плотной кости в центре нашей галактики.

Центр нашей галактики Млечный Путь — это оживленное место, изобилующее звездами и управляемое сверхмассивной черной дырой Стрелец А* . И именно там, среди мощных магнитных полей, регулирующих звездообразование, астрономы уже много лет наблюдают огромные вытянутые структуры, похожие на космические «кости». Это длинные газовые нити, которые, как известно, играют решающую роль в формировании звезд.

Но это не просто космические диковинки. Напротив, «кости» играют активную роль в галактической динамике. По сути, они действуют как мосты, соединяющие спиральные рукава Млечного Пути , где плотность газа самая высокая, с областями, где происходит звездообразование. Более того, их кинематические свойства — то, как они движутся — аналогичны свойствам молекулярных облаков в целом, что делает их особенно ценными объектами изучения для астрономов.

Чтобы лучше понять важность этого открытия, мы можем представить себе галактику как огромный мегаполис, спиральные рукава которого являются его главными магистралями. Вдоль них, а иногда и соединяя их, располагаются гигантские молекулярные облака — колыбели, где рождаются звезды . А внутри этих облаков есть еще более плотные и нитевидные области, вышеупомянутые «кости», представляющие собой самые плотные структуры, связанные со спиральными рукавами, которых на данный момент идентифицировано около двадцати.

Теперь одна из таких костей, получившая из-за своей формы прозвище «Галактический центральный змей», привлекла внимание ученых. Эта огромная вытянутая структура, простирающаяся на 230 световых лет в поперечнике, имеет тревожную особенность: она как будто «разломана» в двух разных местах.

Проанализировав последние данные, полученные рентгеновской обсерваторией «Чандра» НАСА и различными радиотелескопами, группа исследователей предложила удивительное объяснение этих «трещин». Их исследование, недавно опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , предполагает, что виновником этого космического искривления может быть высокоскоростное столкновение с пульсаром — сильно намагниченной нейтронной звездой.

Галактический Центральный Змей (также известный как G359.13) примечателен своей длиной и яркостью в радиоволнах. Но что действительно отличает его от других нитей, так это два «горба» или «перелома», которые у него есть в двух разных местах. Эти деформации, весьма существенные в своей линейной намагниченной структуре, которая обычно простирается перпендикулярно галактической плоскости, на протяжении многих лет озадачивали астрономов.

«Змея», — пишут авторы в своем исследовании, — «представляет собой примечательное радиоволокно в центре Галактики с морфологией, характеризующейся двумя разрывами по его длине. Основные и второстепенные разрывы расположены там, где волокно наиболее искажено и меньше всего напоминает намагниченную линейную структуру, проходящую перпендикулярно галактической плоскости».

Чтобы разгадать тайну, исследователи тщательно проанализировали радио- и рентгеновские данные от Космического Змея. И прямо на месте одного из «переломов» они обнаружили яркий источник как в рентгеновском излучении, так и в радиоволнах. После тщательного анализа его свойств они пришли к неожиданному выводу, что виновником деформации, скорее всего, является быстро движущийся пульсар.

Пульсар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда, испускающая пучки электромагнитного излучения из своих магнитных полюсов. Эти невероятно плотные звезды являются результатом гравитационного коллапса массивных звезд в конце их жизни, в ходе событий, известных как сверхновые. Но только самые массивные звезды оставляют после себя черную дыру, когда взрываются как сверхновые. Если они недостаточно велики, что часто и бывает, гравитации недостаточно, чтобы заставить всю звезду схлопнуться и сжаться в одну точку, но ее достаточно, чтобы заставить ее массу «сжаться» в гораздо меньшую и необычайно компактную сферу — нейтронную звезду. Некоторые из них, приводимые в движение самими взрывами, начинают очень быстро вращаться вокруг своей оси и разгоняются до колоссальных скоростей в пространстве. Мы их называем пульсарами.

Расчеты исследователей показывают, что этот вторгшийся пульсар столкнулся с нитью Змеи с поразительной относительной скоростью, оцениваемой в 1,6–3,2 миллиона километров в час. Это космическое столкновение, вероятно, нарушило внутреннее магнитное поле галактической кости, что, в свою очередь, исказило излучаемый ею радиосигнал. Более того, взаимодействие могло бы ускорить электроны и их античастицы антивещества, позитроны, до чрезвычайно высоких энергий, что сделало бы их дополнительным источником наблюдаемых сигналов.

«Радиояркость и крутой спектр компактного источника соответствуют пульсару», — пишут исследователи. Мы также показываем уплощение спектра и увеличение синхротронной излучательной способности вдали от положения главного излома вдоль Змеи, что указывает на инжекцию релятивистских частиц.

Синхротронное излучение происходит, когда заряженные частицы, такие как электроны, движутся со скоростью, близкой к скорости света, в присутствии магнитного поля, высвобождая энергию в виде электромагнитного излучения. Увеличение этого излучения по мере удаления от основной точки удара подтверждает идею о том, что столкновение привело к рассеиванию энергичных частиц по всей нити.

Поэтому исследователи утверждают, что основной «разрыв» Змеи произошел непосредственно, когда этот высокоскоростной объект «ударился» о нить, исказив ее магнитную структуру и вызвав обнаруженное рентгеновское излучение.

Интересно, что они также предполагают, что вторичный «перелом» мог быть вызван ударом того же высокоскоростного объекта, который вызвал первичную деформацию. Как будто ударная волна от первоначального столкновения отразилась от нити, создав второе возмущение.

Хотя это новое исследование предлагает убедительное объяснение загадки «трещины» в Космическом Змее, ученые подчеркивают, что для полного подтверждения этого сценария необходимы дополнительные наблюдения. «В будущем чувствительные, высокоточные радио- и рентгеновские изображения позволят изучить описанное нами взаимодействие», — заключают исследователи. Эти измерения предоставят информацию о происхождении одного из самых замечательных радиоволокон в Галактическом центре.

Поэтому наблюдение за этой гигантской космической «змеей», которая на расстоянии 26 000 световых лет от Земли простирается через сердце нашей галактики, остается приоритетной задачей для астрономов. Понимание процессов, формирующих эти структуры, и сил, действующих на них, позволяет нам глубже проникнуть в сложную и захватывающую динамику Млечного Пути. Будущие наблюдения обещают раскрыть еще больше секретов этой загадочной космической «кости» и бурных столкновений, которые могут происходить в переполненном галактическом сердце.