Астрономы обнаружили сверхзвуковые нити в далёком газовом облаке

Концепт-арт высокоскоростного облака со сложной внутренней структурой. Зелёным цветом обозначено облако атомарного водорода с экстремально высокой скоростью. Автор: Шанхайская астрономическая обсерватория (SHAO)

Группа астрономов обнаружила неожиданно сложную и динамичную сеть нитевидных структур внутри высокоскоростного газового облака (VHVC) в Млечном Пути.

Используя радиотелескоп FAST с пятисотметровой апертурой, исследователи из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) Китайской академии наук совместно с другими институтами изучили облако G165 — массивное скопление атомарного водорода, движущееся в космосе со скоростью около 300 километров в секунду. Расположенное примерно в 50 000 световых лет от Земли и далеко за пределами галактической плоскости, G165 предоставляет редкую возможность наблюдать ранние этапы формирования межзвёздных облаков.

VHVC-облака меньше подвержены влиянию близлежащих звёзд, гравитации или других возмущений, характерных для более «населённых» регионов галактики. Это делает их идеальными объектами для изучения формирования структур в межзвёздном газе. В отличие от более распространённых высокоскоростных облаков (HVC), которые содержат смесь холодного и тёплого газа, данные FAST показали, что G165 состоит преимущественно из тёплой нейтральной среды (WNM) с минимальным количеством холодного компонента. Это различие, подтверждённое наблюдениями, позволяет предположить, что VHVC могут представлять более «чистую» и раннюю фазу эволюции облаков.

Особенно удивила исследователей детализация структуры газа. Благодаря высокому разрешению FAST, данные в линии 21 см водорода показали, что WNM в G165 вовсе не является спокойной и однородной, как считалось ранее на основе наблюдений более плотных облаков в галактической плоскости.

Вместо этого газ оказался сверхзвуковым и высокоструктурированным, пронизанным запутанной сетью нитей, образующих паутинообразный узор в нескольких слоях скорости. Эти нити пересекаются и извиваются в пространстве, формируя трёхмерную решётку газа с явными признаками турбулентности, которые видны как «колебания» скорости в данных.

Чтобы понять физические процессы, стоящие за этой сложной структурой, учёные провели магнито-гидродинамическое моделирование. Результаты показывают, что сверхзвуковая турбулентность в сочетании с магнитными полями может естественным образом создавать нитевидные структуры и динамические движения газа, наблюдаемые в G165, включая многослойные поля скоростей, асимметричные профили плотности и распределения ширины линий.

Примечательно, что эти особенности возникают без участия гравитационных сил, что позволяет предположить: турбулентность и магнетизм сами по себе могут быть достаточными для формирования ранней структурной основы межзвёздных облаков.

Открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, даёт новые ценные сведения о поведении и самоорганизации атомарного газа в спокойных внешних областях нашей галактики. Оно также углубляет понимание того, как газ в итоге может попадать в звёздообразующие регионы и какую роль такие далёкие облака играют в жизненном цикле вещества в галактиках.

Выявив сверхзвуковую и нитевидную природу VHVC, доминируемого WNM, это исследование открывает новые перспективы для изучения формирования структур в космосе, особенно в средах, где гравитация не является доминирующей силой.

Дополнительная информация: Сюньчуань Лю и др., A network of velocity-coherent filaments formed by supersonic turbulence in a very-high-velocity H i cloud, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02605-8

Источник: Chinese Academy of Sciences