Астрономы обнаружили «космические торнадо» вокруг ядра Млечного Пути

Тонкие нити в ЦМЗ. Автор: Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202453191

Хотя центральная молекулярная зона галактики (ЦМЗ) давно известна как область, заполненная закрученными молекулами пыли и газа, циклически проходящими через формирование и разрушение, механизм, который управляет этим процессом, остается неуловимым. Молекулы служат индикаторами различных процессов в молекулярных облаках, причем оксид кремния (SiO) особенно полезен для обнаружения наличия ударных волн.

Используя высокое разрешение и чувствительность ALMA для картирования отдельных спектральных линий в молекулярных облаках в центре Млечного Пути, международная группа астрономов под руководством Кай Яна из Шанхайского университета Цзяотун описала новый тип длинной, узкой нитевидной структуры в значительно более мелком масштабе.

Динамическое взаимодействие между этой турбулентной средой и тонкими волокнами, образующимися при прохождении ударных волн, дает более полное представление о циклических процессах внутри ЦМЗ. Исследование опубликованов журнале Astronomy & Astrophysics.

«Когда мы проверили изображения ALMA, показывающие оттоки, мы заметили эти длинные и узкие нити, пространственно смещенные относительно любых областей звездообразования. В отличие от любых известных нам объектов, эти нити действительно удивили нас. С тех пор мы размышляли, что они собой представляют», — резюмировал Ян.

Эти «тонкие нити» были неожиданной, счастливой находкой в линиях излучения SiO и восьми других молекул. Их скорости по лучу зрения когерентны и не соответствуют оттокам. Таким образом, они не соответствуют профилю других, ранее обнаруженных типов плотных газовых нитей; кроме того, нити не показывают никакой связи с выбросами пыли, и они, по-видимому, не находятся в гидростатическом равновесии.

«Наше исследование вносит вклад в изучение захватывающего ландшафта Галактического центра, раскрывая эти тонкие нити как важную часть циркуляции материи», — резюмирует Син Лу, профессор-исследователь Шанхайской астрономической обсерватории и один из авторов научной работы.

«Мы можем представить их как космические торнадо: это мощные потоки газа, они быстро рассеиваются и эффективно распределяют материалы в окружающей среде». Остается неизвестным, как изначально возникают эти тонкие нити, но ударные процессы кажутся вероятным объяснением, сообщает команда Янга.

Этот вывод основан на нескольких ключевых наблюдениях: вращательном переходе SiO 5-4, четко наблюдаемом в наблюдениях ALMA, наличии мазеров CH ₃ OH и относительном содержании сложных органических молекул в этих тонких нитях.

«Высокое угловое разрешение и необычайная чувствительность ALMA были необходимы для обнаружения этих молекулярных линий излучения, связанных с тонкими волокнами, и для подтверждения того, что нет никакой связи между этими структурами и выбросами пыли», — подчеркнул Ичен Чжан, профессор Шанхайского университета Цзяотун и соавтор исследовательской работы. «Наше открытие знаменует собой значительный прогресс, обнаружив эти волокна в гораздо более мелком масштабе 0,01 парсека, чтобы отметить рабочую поверхность этих ударных волн».

Этот прорыв предлагает более детальное представление динамических процессов, происходящих в ЦМЗ, и предполагает циклический процесс циркуляции материала. Во-первых, удары действуют как механизм для создания этих тонких нитей, высвобождая SiO и несколько сложных органических молекул, таких как CH ₃ OH, CH ₃ CN и HC ₃ N, в газовую фазу и в межзвездную среду.

Затем тонкие нити рассеиваются, чтобы пополнить широко распространенный материал, выброшенный ударом в CMZ. Наконец, молекулы замерзают обратно в пылевые зерна, что приводит к балансу между истощением и пополнением. Предполагая, что тонкие нити существуют по всей CMZ в таком же изобилии, как в этом образце, будет существовать циклический баланс между истощением и пополнением.

«SiO в настоящее время является единственной молекулой, которая отслеживает исключительно удары, а вращательный переход SiO 5-4 можно обнаружить только в ударных областях, которые имеют как относительно высокую плотность, так и высокую температуру. Это делает его особенно ценным инструментом для отслеживания процессов, вызванных ударами, в плотных областях ЦМЗ», - сказал Ян.

Есть надежда, что будущие наблюдения ALMA, охватывающие множественные переходы SiO, и наблюдения переписи, охватывающие ЦМЗ, в сочетании с численным моделированием подтвердят происхождение тонких нитей, а также возможность циклических процессов в этой необычной области Млечного Пути.

Больше информации: Kai Yang et al, ALMA observations of massive clouds in the central molecular zone: slim filaments tracing parsec-scale shocks, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202453191

Источник: National Radio Astronomy Observatory