Газ між зорями виявився значно складнішим, ніж описує класична двофазна модель. Астрономи вперше побудували тривимірну карту теплової структури міжзоряного середовища в околицях Сонця й виявили, що поблизу галактичної площини 41 % маси цього газу перебуває в термічно нестабільному стані. Для науковців, які спиралися на класичну двофазну модель, це стало несподіванкою.
Як створили карту
Команда під керівництвом Джонатана Шелеста з Техніону, Ізраїльського технологічного інституту, розробила інструмент 𝒫3D. Він поєднує тривимірну карту міжзоряного пилу, нову тривимірну карту ультрафіолетового випромінювання від найближчих масивних зір і модель, що визначає теплову фазу газу в кожній точці простору. Результати опубліковані на arXiv і проходять рецензування в журналі Nature Astronomy, повідомляє Phys.org.
Отримана теплова карта охоплює ділянку завширшки близько одного кілопарсека, а це понад 3200 світлових років, із Сонцем у центрі. Вона вперше показує не усереднену температуру вздовж променя зору, а просторовий розподіл холодних, теплих і нестабільних областей.
Нестабільна більшість
Класичне уявлення про міжзоряний газ спирається на дві стабільні фази. Холодні щільні хмари з температурою близько 200 кельвінів і тепле розріджене середовище з температурою приблизно 7000 кельвінів. Натомість карта показала іншу пропорцію. Поблизу галактичної площини нестабільний газ становить 41 % маси, холодна фаза — 27 %, а тепла — 32 %.
Така частка означає, що газ постійно курсує між теплим і холодним станами. Повний цикл переходу, за оцінкою дослідників, триває від 3 до 6 млн років. Причиною цього безперервного перемішування є турбулентність, яка не дає міжзоряному середовищу заспокоїтись і розділитись на два чіткі табори.
Холодні хмари зсередини
На карті холодні хмари нагадують щільні ядра, оточені оболонками з нестабільного газу. Фізика цієї структури зрозуміла. Всередині хмари газ достатньо щільний, щоб швидко охолоджуватися, а пил блокує зовнішнє ультрафіолетове випромінювання. На межі хмари густина падає, охолодження слабшає, але ультрафіолету ще недостатньо для повного прогріву, тому межа залишається нестабільною.
Несподіванка чекала всередині самих холодних ядер. Попри турбулентне оточення, газ у них виявився напрочуд спокійним. Його внутрішня густина майже не змінюється, а це суперечить багатьом моделям зореутворення, які розглядають холодний газ як ізольоване й украй турбулентне середовище.
Нова картина для майбутніх моделей
Отриманий результат змушує переглянути усталений підхід. Холодний газ, з якого народжуються нові зорі, не є замкненим резервуаром. Він постійно обмінюється речовиною з набагато більшою й неспокійною багатофазною системою. Саме цю складну взаємодію, а не поведінку окремо взятого холодного фрагмента, варто враховувати в майбутніх симуляціях.
В Україні міжзоряне середовище також досліджують в Астрономічній обсерваторії Львівського національного університету імені Івана Франка й на кафедрі астрономії та фізики космосу Київського національного університету імені Тараса Шевченка.
