Скелет нашей галактики. Астрономы просветили ядро Млечного Пути и увидели гигантскую паутину из холодного газа

Центр Млечного Пути показали в невообразимом масштабе. Обсерватория ALMA собрала гигантскую мозаику из множества телескопических наблюдений и получила самое крупное изображение галактики в своей истории. На нем видна плотная сеть холодных газовых нитей, переплетающихся в Центральной молекулярной зоне, области рядом со сверхмассивной черной дырой в ядре галактики.

Снимок охватывает участок протяженностью более 650 световых лет. Внутри него расположены массивные облака газа и пыли, которые окружают гравитационный центр Млечного Пути. Это ближайшее к нам галактическое ядро, поэтому его можно рассматривать с детализацией, недоступной для других галактик. В одном наборе данных различимы как структуры размером в десятки световых лет, так и компактные сгустки вокруг отдельных звезд.

Проект получил название ACES, ALMA CMZ Exploration Survey. Астрономы сосредоточились на холодном молекулярном газе, из которого рождаются новые светила. Такой материал не виден в обычный телескоп, он почти не излучает в оптическом диапазоне. Зато его хорошо фиксируют антенны, работающие на миллиметровых и субмиллиметровых волнах, именно в этом диапазоне работает комплекс ALMA в пустыне Атакама в Чили.

Данные позволили подробно разобрать химический состав центральной зоны. В спектрах нашли десятки молекул, от сравнительно простых, например монооксида кремния, до более сложных органических соединений, включая метанол, ацетон и этанол. Набор этих веществ помогает понять, в каких условиях находятся облака и какие процессы в них идут.

Газ в центре галактики выстроен в вытянутые нити, по которым вещество стекает к более плотным участкам. В таких узлах могут формироваться звезды. На окраинах Млечного Пути подобный механизм изучен довольно хорошо, но в центральной области все происходит при более высоких плотностях и давлениях. Здесь появляются одни из самых массивных светил в галактике, которые живут недолго и заканчивают эволюцию мощными взрывами сверхновых, а иногда и гиперновых.

Участники ACES надеются, что подробная карта этой зоны поможет проверить существующие модели звездообразования в экстремальной среде. Центральная молекулярная область во многом напоминает галактики ранней Вселенной, где процессы шли бурно и неустойчиво. Понимание того, как там рождаются и умирают звезды, дает ключ к тому, как в целом развивались звёздные скопления.

Чтобы собрать итоговую картину, исследователи объединили множество отдельных наблюдений в единую мозаику, как фрагменты пазла. На небе она по длине сопоставима с тремя полными лунами, расположенными рядом. По словам участников проекта, даже они не ожидали увидеть столь сложную и насыщенную структуру в финальном изображении.

Результаты проекта опубликованы в пяти статьях в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, еще одна работа находится на финальной стадии рецензирования. В ближайшие годы возможности наблюдений расширятся: планируется модернизация ALMA для повышения чувствительности, а также запуск Extremely Large Telescope Европейской южной обсерватории. Эти инструменты позволят рассмотреть более мелкие структуры, проследить сложные химические реакции и точнее изучить, как взаимодействуют звезды, газ и черная дыра в центре нашей галактики.