Туманность Андромеды: новая карта "звездных месторождений"

24 июля 2006 г.

Астрофизики составили новую радиочастотную карту галактики Андромеды. Карта показывает детальное распределение и динамику холодного газа, который считается строительным материалом для формирования звезд.

Согласно современным представлениям, звезды формируются в холодных газовых облаках с температурами ниже -220°C (50 K). В этих областях плотного газа гравитация может вызывать коллапс с последующим образованием молодой звезды.

Холодные газовые облака в галактиках состоят в основном из молекулярного водорода (H₂). Эта молекула дает слабую спектральную линию в инфракрасной полосе спектра, которую нельзя наблюдать при помощи наземных телескопов из-за сильного поглощения этого излучения в атмосфере.

Однако астрономы могут косвенно определить количество молекулярного водорода по концентрации оксида углерода (CO), молекулы которого всегда находятся рядом с H₂. Интенсивная спектральная линия CO с длиной волны 2,6 мм может наблюдаться радиотелескопами, находящимися в благоприятных атмосферных условиях: высоко в горах, пустынях или на Южном полюсе.

Исследования распределения CO в нашей Галактике проводятся уже давно. Астрономы определили, что холодного газа в Млечном пути достаточно для формирования звезд в течение миллионов лет. Тем не менее, процессы образования звезд лучше изучать не изнутри, а со стороны, и для этих целей ближайшая к нам галактика Андромеды является идеальным объектом.

Туманность Андромеды (M31), удаленная от Земли "всего" на 2,5 млн. св. лет, принадлежит к самому распространенному типу спиральных галактик, так же как и наш Млечный путь. Это одна из немногих галактик, видимых невооруженным глазом. Ее угловой диаметр составляет около 5°.

В 1995 году команда астрофизиков из Института миллиметровой радиоастрономии IRAM (Institut де Radioastronomie Millimetrique) в Гренобле, Франция, и Института радиоастрономии Макса Планка MPIfR (Max Planck Institute for Radio Astronomy) в Бонне, Германия, приступила к глобальной картографии туманности Андромеды по спектру CO. Для реализации этого проекта был использован 30-метровый радиотелескоп IRAM, который расположен в Пико-Велете (Pico Veleta) около Гранады в Испании на высоте 2970 м.

Распределение холодного газа в туманности Андромеды

Распределение скорости молекулярного газа CO в галактике Андромеды

При угловом разрешении 23'' и частоте наблюдения 115 ГГц (длина волны 2,6 мм) измерения были проведены в 1,5 млн. различных позиций. В каждой позиции одновременно производилось 256 измерений в полосе спектра 0,2% относительно центральной длины волны 2,6 мм. Таким образом, полное число измерений составляет приблизительно 400 млн.

Согласно эффекту Доплера, смещение линии CO в спектре дает информацию о скорости холодного газа. Если общая спектральная линия широка, это свидетельствует о том, что облако газа либо расширяется, либо состоит из нескольких облаков с различными скоростями. Наблюдения были закончены в 2001 году. После обработки и анализа огромного количества данных была получена полная картина распределения холодного газа в M31.

Холодный газ в M31 сконцентрирован в тонких структурах спиральных ветвей, которые отчетливо прослеживаются по линиям CO на расстояниях от 25 тыс. до 40 тыс. св. лет от центра галактики. В центральных областях, где сосредоточена большая часть старых звезд, следы CO выражены более слабо.

В результате большого наклона M31 к плоскости наблюдения (приблизительно 78°) спиральные рукава сливаются в сильно вытянутый эллипс. Фактически, в течение долгого времени туманность Андромеды считалась эллиптической, а не спиральной галактикой.

Скорость газа колеблется от 500 км/с (синий цвет на диаграмме) до 100 км/с (красный цвет). Туманность Андромеды приближается к Земле со скоростью приблизительно 300 км/с и, по всей вероятности, подойдет вплотную к Млечному пути приблизительно через 2 млрд. лет. Кроме того, M31 вращается вокруг своей оси со скоростью порядка 200 км/с.

Наибольшая плотность холодного молекулярного газа наблюдается в спиральных ветвях, особенно в узком кольце формирования звезд. Происхождение этого кольца все еще не совсем ясно. Возможно, процесс образования звезд вызван действием магнитного поля M31. Наблюдения с помощью телескопа Effelsberg показали, что распределение магнитного поля галактики почти полностью совпадает со спиральными рукавами.

Кольцо формирования звезд в нашем собственном Млечном пути несколько меньше, чем в M31, и находится в пределах от 10 тыс. до 20 тыс. св. лет от центра Галактики. Несмотря на это, "наше" кольцо содержит почти в 10 раз больше молекулярного газа. С другой стороны, большое количество старых звезд около центра M31 указывает на то, что в прошлом темпы формирования звезд в этой галактике были намного выше, чем в настоящее время, - сейчас большая часть газа уже израсходована. Возможно, через несколько миллиардов лет наш Млечный путь будет выглядеть так же, как туманность Андромеды выглядит сейчас.

Другие новости за 24 июля 2006 г.

Туманность Андромеды: новая карта "звездных месторождений"

Китай хочет вывести на орбиту российскую обсерваторию

Два Красных пятна Юпитера выстроились рядом друг с другом

Взрыв в двойной звездной системе: неожиданные подробности

Любительские снимки МКС

Экипаж МКС: опять трое

РКК "Энергия" разрабатывает новый транспортный космический корабль

Сегодня "шаттл" Atlantis отправится в сборочный корпус