Вчені виявили раніше невідому особливість нашої галактики Чумацький Шлях: група молодих зірок і зореутворюючих газових хмар стирчать з одного зі спіральних рукавів Чумацького Шляху, як осколок з дерев’яної дошки. Протяжність близько 3000 світлових років – це перша велика структура, орієнтація якої різко відрізняється від орієнтації рукава.
Астрономи мають приблизне уявлення про розмір і форму рукавів Чумацького Шляху, але багато чого залишається невідомим: вони не можуть побачити повну структуру нашої рідної галактики, тому що Земля знаходиться всередині неї. Це все одно, що стояти посеред Таймс-сквер і намагатися намалювати карту острова Манхеттен.
Щоб дізнатися більше, автори нового дослідження зосередилися на сусідній частині одного з рукавів галактики, званому Рукавом Стрільця. Використовуючи космічний телескоп НАСА Spitzer до його виведення на пенсію в січні 2020 року, вони шукали новонароджені зірки, розташовані в газових і пилових хмарах (званих туманностями), де вони утворюються. Спітцер виявляє інфрачервоне світло, яке може проникати в ці хмари, в той час як видиме світло блокується.
Вважається, що молоді зірки і туманності точно відповідають формі рукавів, в яких вони знаходяться. Щоб отримати тривимірне зображення сегмента рукава, вчені використовували останній випуск даних місії ESA (Європейського космічного агентства) Gaia для точного вимірювання відстані до зірок. Об’єднані дані показали, що довга тонка структура, пов’язана з Рукавом Стрільця, складається з молодих зірок, що рухаються в космосі з майже однаковою швидкістю і в одному напрямку.
«Ключовою властивістю спіральних рукавів є те, наскільки сильно вони обвивають галактику», – сказав Майкл Кун, астрофізик з Каліфорнійського технологічного інституту і провідний автор нової статті. Ця характеристика вимірюється кутом нахилу важеля. Кут нахилу кола дорівнює 0 градусів, і в міру того, як спіраль стає більш відкритою, кут нахилу збільшується. «Більшість моделей Чумацького Шляху припускають, що Рукав Стрільця утворює спіраль з кутом нахилу близько 12 градусів, але структура, яку ми досліджували, дійсно виділяється під кутом майже 60 градусів».
Подібні структури – іноді звані шпорами або пір’ям – зазвичай зустрічаються на рукавах інших спіральних галактик. Протягом десятиліть вчені задавалися питанням, поцятковані чи спіральні рукави нашого Чумацького Шляху цими структурами або вони відносно гладкі.
Група зірок і зореутворюючих хмар були виявлені виступаючими з рукава Стрільця Чумацького Шляху. На картинці показані розміри явища і відстань від Сонця. Надано: NASA.
Нещодавно виявлена особливість містить чотири туманності, відомі своєю захоплюючою дух красою: туманність Орла (в якій знаходяться стовпи творіння), туманність Омега, трироздільна туманність і туманність Лагуна. У 1950-х роках група астрономів зробила грубі вимірювання відстаней до деяких зірок в цих туманностях і змогла зробити висновок про існування рукава Стрільця. Їх робота надала одні з перших свідчень спіральної структури нашої галактики.
«Відстань – одна з найскладніших речей для вимірювання в астрономії», – сказав співавтор Альберто Кроне-Мартінс, астрофізик і викладач інформатики в Каліфорнійському університеті в Ірвіні і член Консорціуму з обробки та аналізу даних Gaia (DPAC). «Тільки недавні прямі вимірювання відстаней від Gaia роблять геометрію цієї нової структури настільки очевидною».
Астрономи ще не до кінця розуміють, що викликає утворення спіральних рукавів в галактиках, подібних до нашої. Незважаючи на те, що ми не можемо побачити повну структуру Чумацького Шляху, можливість вимірювання руху окремих зірок корисна для розуміння цього явища: зірки в недавно виявленій структурі, ймовірно, утворилися приблизно в один час, в одній і тій же загальній області і знаходилися під унікальним впливом сил, що діють всередині галактики, включаючи гравітацію і зрушення через обертання галактики.
На знімках на початку матеріалу: Тут (зліва) зображені туманності Орел, Омега, Триффід та Лагуна, отримані інфрачервоним апаратом NASA.
Дослідження було опубліковане в журналі Astronomy & Astrophysics.