Vodíkové vlákno dlhé 3900 svetelných rokov

Zhruba pred 13,8 miliardami rokov sa náš vesmír zrodil pri masívnej explózii, ktorá dala vzniknúť prvým subatomárnym časticiam a fyzikálnym zákonom, ako ich poznáme. Asi o 370 000 rokov neskôr vznikol vodík, stavebný kameň hviezd, ktorý spájal vodík a hélium vo svojom vnútri a vytváral tak všetky ťažšie prvky. Zatiaľ čo vodík zostáva najrozšírenejším prvkom vo vesmíre, izolované oblaky plynného vodíka v medzihviezdnom médiu (ISM) je ťažké odhaliť.

To sťažuje výskum raných štádií formovania hviezd, ktorý by priniesol informácie o vývoji galaxií a vesmíru. Medzinárodný tím pod vedením astronómov z Astronomický inštitút Maxa Plancka (MPIA) nedávno pozoroval obrovské vlákno atómového vodíka v našej galaxii. Táto štruktúra s názvom „Maggie“ sa nachádza asi 55 000 svetelných rokov ďaleko. Galaxia) a je jednou z najdlhších štruktúr, aké boli kedy pozorované v našej galaxii.

Štúdia, ktorá opisuje ich zistenia, sa nedávno objavila v časopise astronómia a astrofyzika, Jonas Syed, Ph.D. Študoval na škole MPIA. Pridali sa k nemu vedci z Viedenskej univerzity, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ,CFA), Boli Inštitút Maxa Plancka pre rádiovú astronómiu (MPIFR), University of Calgary, University Heidelberg, The Centrum astrofyziky a planetárnej vedy, The Argelanderov inštitút pre astronómiu, Indický vedecký inštitút a NASALaboratórium prúdového pohonu (JPL,

vychádza z údajov získaných z výskumu HI/OH/rekombinačný líniový prieskum Mliečnej dráhy (THOR), pozorovací program, ktorý závisí od Carl G. Jansky Very Large Array (VLA) v Novom Mexiku. Pomocou rádiovej antény VLA s centimetrovou vlnou projekt študuje tvorbu molekulárnych oblakov, premenu atómov na molekulárny vodík, magnetické pole galaxie a ďalšie otázky súvisiace s ISM a tvorbou hviezd.

Konečným cieľom je určiť, ako sa dva najbežnejšie izotopy vodíka zbiehajú, aby vytvorili husté oblaky, ktoré sa pohybujú smerom k novým hviezdam. Izotopy zahŕňajú atómový vodík (H), ktorý sa skladá z jedného protónu, jedného elektrónu a žiadnych neutrónov, a molekulárneho vodíka (H).₂) sa skladá z dvoch atómov vodíka, ktoré sú spojené kovalentnou väzbou. Len tie posledné kondenzujú do relatívne kompaktných oblakov, z ktorých sa vyvinú mrazivé oblasti, kde sa nakoniec objavia nové hviezdy.

Tento obrázok ukazuje časť bočného pohľadu na Mliečnu dráhu meranú satelitom ESA Gaia. Tmavý pás pozostáva z plynu a prachu, ktoré tlmia svetlo z vložených hviezd. Stred Mliečnej dráhy je zobrazený napravo na obrázku a žiari pod tmavou oblasťou. Políčko naľavo od stredu označuje umiestnenie vlákna „maggie“. Ukazuje distribúciu atómového vodíka. Farby označujú rôzne rýchlosti plynu. kredit: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syed/MPIA

Proces premeny atómového vodíka na molekulárny je stále veľkou neznámou, čo z tohto mimoriadne dlhého vlákna urobilo obzvlášť vzrušujúci objav. Zatiaľ čo najväčšie známe oblaky molekulárneho plynu sú zvyčajne dlhé asi 800 svetelných rokov, Magee má dĺžku 3900 svetelných rokov a šírku 130 svetelných rokov. Ako povedal Syed v nedávnom MPIA tlačová správa,

,Umiestnenie tohto vlákna prispelo k tomuto úspechu., Zatiaľ presne nevieme, ako sa tam dostal. Ale vlákno siaha asi 1600 svetelných rokov pod rovinu Mliečnej dráhy. Pozorovania nám tiež umožnili určiť rýchlosť plynného vodíka, To nám umožnilo ukázať, že rýchlosti sa pozdĺž vlákna takmer nelíšia.,

Tímová analýza ukázala, že priemerná rýchlosť hmoty vo vlákne bola 54 km/s.^-1, ktoré určil najmä meraním proti rotácii disku Mliečnej dráhy. To znamenalo, že žiarenie s vlnovou dĺžkou 21 cm (aka.vodíková čiara„) bola viditeľná na kozmickom pozadí, čím bola štruktúra jasnejšia. „Pozorovania nám tiež umožnili určiť rýchlosť plynného vodíka,“ povedal Heinrich Beuther, vedúci a spoluautor štúdie THOR. „To nám umožnilo ukázať, že rýchlosti sa takmer nelíšia pozdĺž vlákna.“

Tento obrázok vo falošných farbách ukazuje distribúciu atómového vodíka meranú pri vlnovej dĺžke 21 cm. Červená prerušovaná čiara sleduje vlákno „maggie“. Kredity: J. Syed/MPIA

To viedlo výskumníkov k záveru, že Magi je koherentná štruktúra. Tieto zistenia potvrdili to, čo Juan D. Soler, astrofyzik z Viedenskej univerzity a spoluautor článku. Keď uvidel vlákno, pomenoval ho podľa najdlhšej rieky v jeho rodnej Kolumbii: Río Magdalena (anglicky: Margaret alebo „Maggie“). Zatiaľ čo Maggie bola rozpoznateľná v skoršom hodnotení Solarových údajov THOR, iba súčasná štúdia nepochybne dokazuje, že ide o koherentnú štruktúru.

Na základe predtým publikovaných údajov tím tiež odhadol, že Magi pozostáva z 8% hmotnosti molekulárneho vodíka. Pri bližšom skúmaní tím zistil, že plyn sa zbiehal v rôznych bodoch pozdĺž vlákna, čo ich viedlo k záveru, že plynný vodík má tendenciu sa na týchto miestach hromadiť vo veľkých oblakoch. Ďalej predpokladajú, že atómový plyn by v týchto prostrediach postupne kondenzoval do molekulárnej formy.

„Mnoho otázok však zostáva nezodpovedaných,“ povedal Syed. „Dodatočné údaje, o ktorých dúfame, že nám poskytnú viac informácií o frakcii molekulárneho plynu, už čakajú na analýzu.“ Našťastie sa čoskoro uvedie do prevádzky niekoľko vesmírnych a pozemných observatórií s ďalekohľadmi vybavenými na štúdium týchto vlákien v budúcnosti. Tie obsahujú: Vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST) a rádiové prieskumy ako napr pole štvorcových kilometrov (SKA), čo by nám umožnilo vidieť najskoršie obdobie vesmíru („Kozmický úsvit„) a prvé hviezdy v našom vesmíre.

pôvodne uverejnené dňa vesmír dnes,

Viac informácií o tomto výskume nájdete v časti V galaxii bola objavená masívna vláknitá štruktúra – dlhá 3900 svetelných rokov,

Referenčné číslo: „Maggie“ Vlákno: J. Syed, JD Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, JD, Henshaw, M. Reiner, S. Bailey, S. Fyzikálne vlastnosti obrovského jadrového oblaku. Rezai K., JM Still, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Claeson, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore a H. Linz, 20. decembra 2021, astronómia a astrofyzika,
DOI: 10.1051/0004-6361/202141265