ALMA представила детализированное изображение ядра Млечного Пути

Астрономы представили впечатляющий новый вид центра Млечного Пути, показывающий сложную сеть космических газовых нитей с беспрецедентной детализацией. Изображение было получено с помощью Большого миллиметрового/субмиллиметрового массива Атакама (ALMA) и представляет собой крупнейший набор данных ALMA, когда-либо собранный. Эта масштабная карта поможет учёным исследовать, как формируются и развиваются звёзды в самой экстремальной области нашей галактики — рядом с её сверхмассивной чёрной дырой.

«Это место крайностей, невидимое для наших глаз, но теперь раскрыто в исключительной детализации», — говорит Эшли Барнс, астроном из Европейской южной обсерватории (ESO) в Германии и член исследовательской группы.

Наблюдения предоставляют редкую возможность изучить холодный газ — основной ингредиент, из которого формируются звёзды — по всей области, известной как Центральная молекулярная зона (ЦМЗ). Впервые холодный газ на всей этой территории был картирован с такой точностью.

Область, запечатлённая на изображении, простирается более чем на 650 световых лет. Она содержит плотные облака газа и пыли, окружающие сверхмассивную чёрную дыру в центре Млечного Пути. «Это единственное галактическое ядро, достаточно близкое к Земле, чтобы мы могли изучать его с такой высокой детализацией», — объясняет Барнс. Новый набор данных выявляет структуры по всей ЦМЗ на разных масштабах — от массивных газовых образований, простирающихся на десятки световых лет, до небольших облаков вокруг отдельных звёзд.

Обзор, ответственный за эту работу, называется ACES — ALMA CMZ Exploration Survey. ACES сосредоточен специально на холодном молекулярном газе — материале, питающем звездообразование. Анализируя сигналы от этого газа, исследователи обнаружили удивительно сложную химическую среду. В ходе обзора было обнаружено десятки молекул, включая относительно простые, такие как оксид кремния, а также более сложные органические соединения, например метанол, ацетон и этанол.

В ЦМЗ холодный молекулярный газ движется по вытянутым нитям, которые направляют материал в плотные скопления, где могут формироваться звёзды. Астрономы достаточно хорошо понимают этот процесс в более спокойных частях Млечного Пути, но условия вблизи галактического центра гораздо более интенсивны.

«В ЦМЗ находятся некоторые из самых массивных звёзд, известных в нашей галактике, многие из которых живут быстро и умирают молодыми, завершая свою жизнь мощными взрывами сверхновых и даже гиперновых», — говорит руководитель ACES Стив Лонгмор, профессор астрофизики Ливерпульского университета Джона Мурса, Великобритания.

С помощью обзора ACES исследователи надеются понять, как такие жестокие условия влияют на рождение звёзд и остаются ли существующие теории звездообразования применимыми в этих экстремальных условиях.

«Изучая, как рождаются звёзды в ЦМЗ, мы также можем получить более чёткое представление о том, как росли и развивались галактики», — добавляет Лонгмор. «Мы считаем, что этот регион имеет много общего с галактиками ранней Вселенной, где звёзды формировались в хаотичных и экстремальных условиях.»

Для сбора этого огромного набора данных астрономы использовали ALMA — мощную обсерваторию, управляемую ESO и её партнёрами в пустыне Атакама в Чили. Это первый случай, когда такая большая часть галактического центра была обследована с помощью ALMA, что привело к созданию крупнейшего изображения, полученного обсерваторией. Итоговая мозаика была создана путём объединения множества отдельных наблюдений, подобно сборке пазла. На небе готовое изображение охватывает длину, эквивалентную трём полным дискам Луны, расположенным в ряд.

«Мы ожидали высокий уровень детализации при проектировании обзора, но были искренне удивлены сложностью и богатством, раскрытыми в итоговой мозаике», — говорит Катарина Иммер, астроном ALMA из ESO, также участвующая в проекте.

Результаты программы ACES описаны в пяти статьях, принятых к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, шестая статья находится на стадии окончательного рецензирования.

«Предстоящие обновления ALMA Wideband Sensitivity, а также Экстремально большой телескоп ESO вскоре позволят нам заглянуть ещё глубже в этот регион — разрешая более мелкие структуры, отслеживая более сложную химию и исследуя взаимодействие между звёздами, газом и чёрными дырами с беспрецедентной ясностью», — говорит Барнс. «Во многих отношениях это только начало.»

В сотрудничестве ACES участвуют более 160 учёных — от студентов магистратуры до пенсионеров — представляющих более 70 учреждений Европы, Северной и Южной Америки, Азии и Австралии. Проект был инициирован и возглавлен главным исследователем Стивеном Лонгмором (Ливерпульский университет Джона Мурса, Великобритания), а также со-руководителями Эшли Барнс (Европейская южная обсерватория, Германия), Карой Баттерсби (Университет Коннектикута, США), Джоном Балли (Университет Колорадо в Боулдере, США), Лаурой Колци (Центр астробиологии, Мадрид, Испания), Адамом Гинсбургом (Университет Флориды, США), Джонатаном Хеншоу (Институт астрономии Макса Планка, Гейдельберг, Германия), Полом Хо (Институт астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайвань), Изаскуном Хименес-Серра (Центр астробиологии, Мадрид, Испания), Й. М. Дидериком Круйссеном (COOL Research DAO), Элизабет Миллс (Университет Канзаса, США), Майей Петкова (Технологический университет Чалмерса, Швеция), Маттиа Сормани (Департамент науки и высоких технологий, Университет Инсубрии, Италия), Робином Трессом (Федеральная политехническая школа Лозанны, Швейцария и Институт теоретической астрофизики, Университет Гейдельберга, Германия), Дэниелом Уокером (Региональный центр ALMA Великобритании, Университет Манчестера, Великобритания) и Дженнифер Уоллес (Университет Коннектикута).

В рамках ACES рабочая группа по обработке данных ALMA координируется Адамом Гинсбургом, Дэниелом Уокером и Эшли Барнс. Среди участников — Назар Будаев (Университет Флориды), Лаура Колци (Центр астробиологии, Мадрид, Испания), Саванна Грамзе (Университет Флориды), Пэй-Инг Хсие (Национальная астрономическая обсерватория Японии, Митака, Токио, Япония), Десмонд Джефф (Университет Флориды), Син Лу (Шанхайская астрономическая обсерватория, Китайская академия наук, Китай), Хайме Пинеда (Институт внеземной физики Макса Планка, Германия), Марк Паунд (Университет Мэриленда, США) и Альваро Санчес-Монже (Институт космических наук CSIC, Беллатерра, Испания; Институт космических исследований Каталонии, Кастельдефельс, Испания), а также более 30 других исследователей, которые помогали с обработкой данных.