Млечный Путь с пузыриками, или Звезда помогает звезде Дмитрий Вибе

Млечный Путь с пузыриками, или Звезда помогает звезде

Дмитрий Вибе

Опубликовано 28 октября 2013

В работе многих телескопов наблюдательное время распределяется между индивидуальными заявками и обзорными программами. Первые направлены на изучение конкретного объекта и получение конкретного результата, вторые — на наблюдение многочисленной группы объектов определённого вида или на построение карты определённого участка неба. При выполнении обзора задача получения конкретного результата не ставится. Надежды возлагаются на то, что обзором для самых разных целей воспользуются десятки астрономов. Конечно, в обзоре невозможно уделить каждой пяди неба значительное внимание, поэтому приходится жертвовать чёткостью и (или) глубиной проработки, зато широта охвата бывает иногда весьма значительной.

На космическом инфракрасном телескопе им. Спитцера было выполнено два крупных обзорных проекта по картированию неба в инфракрасном диапазоне — GLIMPSE и MIPSGAL. Первый обзор охватил длины волн от 3,6 до 8 мкм, во втором наблюдения проводились на 24 и 70 мкм. Собственно говоря, GLIMPSE и MIPSGAL можно было бы считать одним обзором, поскольку в обоих случаях картировался примерно один и тот же участок неба, но выполнялись они всё-таки на разных детекторах и разными командами, поэтому и упоминаются всегда раздельно.

В обоих случаях была составлена карта круговой полосы неба шириной в несколько градусов, в которую попал почти весь Млечный Путь, за исключением сектора в несколько десятков градусов в направлении, противоположном направлению на центр Галактики (это направление в просторечии именуется антицентром). Сейчас, кстати, близится к финалу проект GLIMPSE360, в результате выполнения которого инфракрасная карта Млечного Пути станет полностью кольцевой — правда, только на самых коротких длинах волн (3,6 и 4,5 мкм). В более длинноволновых диапазонах «Спитцер» после исчерпания запасов охладителя наблюдать уже не способен.

Карта неизведанной территории — это всегда новые открытия. Для обзоров «Спитцера» одним из таких открытий стали инфракрасные «пузыри», хорошо различимые на картах обзора GLIMPSE. Конечно, на снимках они видны не как трёхмерные оболочки, а как кольца или фрагменты колец. Но понятно, что межзвёздное вещество в Галактике не может так массово собираться в обручи, поэтому на самом деле это должны быть именно пузыри (если такое несерьёзное слово уместно применять к объектам, поперечник которых измеряется многими световыми годами), видимые в проекции на небесную сферу.

Правильнее сказать, что открытием стали не пузыри сами по себе, а их количество. Первый каталог пузырей, составленный по наблюдениям на «Спитцере», был опубликован в 2006–2007 годах и включал в себя около шести сотен полных или частичных колечек. Взгляните на одно из них — RCW120: правильная структура сделала его одной из икон современной инфракрасной астрономии (я его уже показывал в колонке про облака с кантиками). Зелёным цветом на этом снимке показано излучение на 8 мкм, красным — на 24 мкм. Именно изобилие таких псевдозелёных пузырей и вдохновило авторов каталога назвать первую статью о нём «Пузырящийся галактический диск».

Полная карта излучения галактического диска в ближнем ИК-диапазоне напоминает хаотические кружева, да и сами пузыри далеко не всегда имеют красивую и легко идентифицируемую форму. Поэтому придумать алгоритм для их автоматического распознавания никто пока не взялся. Выявление пузырей проводится старым добрым методом «на глаз». Чтобы придать поиску всенародный характер, создан даже специальный краудсорсинг-проект — The Milky Way Project, — позволяющий попробовать себя в идентификации пузырей всем желающим.

Первые результаты этих поисков были опубликованы в прошлом году под заголовком «Галактический диск пузырчатее» (термин «пузырь», очевидно, пробуждает в авторах творческое начало). В обновлённый каталог, составленный силами 35 000 добровольцев, вошло уже 5 106 объектов.

Большинство из них представляют собой области ионизованного водорода вокруг массивных звёзд или их скоплений. Самым известным проявлением эволюции массивной звезды кажется финальная вспышка сверхновой, которая ставит на дыбы межзвёздную среду в значительном объёме галактики. Но на самом деле такие звезды начинают тормошить вещество вокруг себя с самого рождения, на протяжении жизни вкладывая в него энергию, вполне сопоставимую с той, что выделяется при взрыве сверхновой. Эта энергия поступает в околозвёздную среду в виде звёздного ветра и излучения. Ветер раздувает полость вокруг звезды механически, излучение — термически, нагревая окрестный газ и тоже заставляя его расширяться. В результате и образуется «пузырь» — полость, заполненная горячим, ионизованным, относительно разреженным газом и окружённая плотной, более холодной оболочкой. Форма расширяющейся оболочки сильно зависит от структуры окрестного вещества: натыкаясь на уплотнения или разреженные области, оболочка может искажаться и даже рваться. Именно поэтому пузыри часто с трудом поддаются идентификации.

Современный интерес к инфракрасным пузырям в большой степени связан с их дальнейшей судьбой. В 1977 году Брюс Элмгрин и Чарльз Лада предположили, что оболочки вокруг массивных звёзд, сгребая вещество, окружающее звезду или звёздное скопление, могут становиться в конечном итоге настолько массивными, что в самих этих оболочках возникнет гравитационная неустойчивость и начнётся вторичное звездообразование. Сейчас этот сценарий известен как «collect-and-collapse» (что-то типа «собрать и сколлапсировать») и считается одним из двух основных вариантов стимулированного звездообразования. Другой вариант работает, когда при расширении пузыря в него попадает уже существовавший сгусток. Из-за обжатия горячим газом и излучением он опять же становится гравитационно неустойчивым и превращается в звезду или звёздное скопление.

Так вот, в каталогах инфракрасных пузырей выявилось значительное количество ситуаций, когда мелкие (предположительно, молодые) пузыри расположены в оболочке другого, более крупного и, следовательно, назад.более старого пузыря. Иногда в «родительской» оболочке новых пузырей ещё не видно, но уже присутствуют протозвёзды или молодые звёздные скопления, как, например, в том же RCW120. Таких иерархических объектов в первом каталоге было около 10%, во втором же их доля выросла вдвое. Причем среди них попадаются объекты двухуровневой иерархии — протозвёзды в оболочке пузыря, который сам родился в оболочке пузыря. По последним оценкам сотрудников The Milky Way Project, едва ли не каждая пятая массивная звезда в нашей Галактике рождается в одном из таких пузырей, порождённом другой массивной звездой. Потом она сама раздует вокруг себя пузырь, в стенках которого родятся следующие поколения звёзд… И получается менее масштабная, но более действенная (в силу меньшей деструктивности) версия процесса, о котором я писал некоторое время

Когда-то давным-давно я увлечённо читал фантастическую повесть Александра Полещука «Ошибка Алексея Алексеева», в которой в литературной форме была сформулирована идея о том, что рождение одних звёзд влечёт за собой рождение других звёзд. «Звезда помогает звезде», — писал Полещук. Разумеется, считать эту мысль предвидением можно даже в меньшей степени, чем гиперболоид инженера Гарина можно считать прообразом лазера. Но вот ведь, поди ж ты, хоть и не в том виде, а идея обретает плоть!

Если будет время и настроение, попутешествовать по инфракрасному Млечному Пути можно здесь и здесь.

К оглавлению