Солнечная система парит в загадочной пустоте

Эта область низкоплотной высокотемпературной плазмы диаметром около 1000 световых лет окружена оболочкой из более холодного и плотного нейтрального газа и пыли. Это называется локальным пузырем, и объяснить, как именно и почему он возник, с плавающей посередине Солнечной системой, было непросто.

Группа астрономов во главе с Гарвардским и Смитсоновским центром астрофизики (CfA) нанесла на карту Местный пузырь с высочайшей точностью и обнаружила, что Местный пузырь, вероятно, был вырезан из межзвездной среды серией взрывов сверхновых миллионы лет назад.

Это согласуется с предыдущими исследованиями с дополнительным жалом в хвосте: все еще расширяющийся Местный пузырь отвечает за области повышенного звездообразования по его периметру.

"Это действительно история происхождения; впервые мы можем объяснить, как началось формирование всех близлежащих звезд", — говорит астроном Кэтрин Цукер из Научного института космического телескопа, проводившая исследование в CfA.

Местный пузырь был обнаружен относительно недавно, в 1970-х и 1980-х годах, с помощью комбинации оптической, радио- и рентгеновской астрономии. Постепенно эти обзоры и наблюдения выявили огромную область примерно в 10 раз менее плотную, чем средняя межзвездная среда в галактике Млечный Путь.

Поскольку мы знаем, что сверхновые могут образовывать полости в космосе, унося газ и пыль по мере расширения наружу, это казалось разумным объяснением Местного Пузыря.

Но собрать воедино, как и когда, было сложнее. Во-первых, трудно измерить размеры области пространства, когда вы находитесь внутри нее; и вдвойне трудно измерить пустоту, когда вы окружены яркими звездами и другими космическими объектами.

Цукер и ее команда использовали данные из последнего выпуска данных Gaia — текущего проекта по картированию положения и движения звезд в Млечном Пути с высочайшей точностью — для картирования газа и молодых звезд в пределах 200 парсеков (около 650 световых лет).

Они обнаружили, что все молодые звезды и области звездообразования находятся на "поверхности" Местного Пузыря.

Это имеет смысл; когда сверхновая расширяется наружу, она ударяет и сжимает материал, в который расширяется. Это создает плотные узлы молекулярного газа, плавающего в межзвездной среде, которые разрушаются под действием собственной гравитации, образуя маленькие звезды.

Затем исследователи провели моделирование и отслеживание движения областей звездообразования, чтобы смоделировать расширение Пузыря. Это позволило им реконструировать его историю, сопоставив результаты своих расчетов с картой пузыря.

Они обнаружили, что история Пузыря началась около 14,4 миллиона лет назад, сначала с периода звездообразования, за которым последовали сверхновые звезды с массивными короткоживущими звездами.

"Мы подсчитали, что около 15 сверхновых взорвались за миллионы лет, чтобы сформировать Местный пузырь, который мы видим сегодня", — объясняет Цукер.

В настоящее время его радиус составляет около 165 парсеков (538 световых лет), и он все еще расширяется наружу, хотя и относительно медленно, со скоростью около 6,7 километров (4 мили) в секунду.

Так почему же Солнечная система находится посередине? Ну это чистое совпадение.

"Когда взорвались первые сверхновые звезды, создавшие Местный пузырь, наше Солнце было далеко от места действия", — говорит физик и астроном Жоао Алвес из Венского университета в Австрии.

"Но около пяти миллионов лет назад путь Солнца через галактику привел его прямо в пузырь, и теперь Солнце находится — просто по счастливой случайности — почти прямо в центре пузыря".

По словам исследователей, это говорит о том, что Млечный Путь, вероятно, полон подобных пузырей, поскольку вероятность этого очень мала, если пузыри редки. Идея напоминает Млечный Путь, по структуре напоминающий морскую губку, или, возможно, сплющенное колесо швейцарского сыра.

Следующим шагом в этом направлении исследования является попытка найти и нанести на карту другие пузыри. Их расположение, размеры, формы и то, как они взаимодействуют друг с другом, могут быть подсказками, которые помогут нам лучше понять звездообразование и историю эволюции Млечного Пути.

Следующий выпуск данных Gaia, который должен выйти в конце этого года, должен оказаться чрезвычайно полезным для этого.

"Это невероятная детективная история, основанная как на данных, так и на теории", — говорит астроном Алисса Гудман из Гарвардского университета.

"Мы можем собрать воедино историю звездообразования вокруг нас, используя широкий спектр независимых подсказок: модели сверхновых, движения звезд и изысканные новые трехмерные карты материала, окружающего Местный пузырь".