Масивна таємнича «хвиля Редкліффа» Чумацького Шляху коливається в просторі-часі

Астрономи повідомляють про коливання нашого гігантського газоподібного сусіда. Кілька років тому астрономи розкрили одну з найбільших таємниць Чумацького Шляху : величезний хвилеподібний ланцюг газоподібних хмар на задньому дворі нашого Сонця, що породжує скупчення зірок уздовж спірального рукава галактики, яку ми називаємо домом.

Назвавши цю дивовижну нову структуру хвилею Редкліффа на честь Гарвардського інституту Редкліффа, де спочатку було виявлено хвилястість, команда тепер повідомляє в журналі Nature , що хвиля Редкліффа не тільки виглядає як хвиля, але й рухається як хвиля – коливаючись. через простір-час, подібно до «хвилі», що рухається стадіоном, повним уболівальників.

Дослідження за хвилею

Ральф Конєцька, провідний автор статті та доктор філософії. Студент Вищої школи мистецтв і наук імені Кеннета Гріффіна в Гарварді пояснює: «Використовуючи рух зірок-дитинків, народжених у газових хмарах уздовж хвилі Редкліффа, ми можемо простежити рух їхнього природного газу, щоб показати, що хвиля Редкліффа фактично розмахуючи».

У 2018 році, коли професор Віденського університету Жоао Алвес був науковим співробітником Гарвардського Редкліффського інституту, він працював із дослідницею Центру астрофізики Кетрін Цукер, яка тоді була доктором філософії. студент Гарварду та Алісса Гудман, професор прикладної астрономії Роберта Вілера Вілсона, щоб скласти 3D-карту розташування зіркових ясел у галактичних околицях Сонця. Поєднавши абсолютно нові дані, отримані від місії Європейського космічного агентства Gaia, з інтенсивною технологією «3D Dust Mapping» — піонером, започаткованим професором Гарварду Дагом Фінкбейнером і його командою — вони помітили закономірність, що призвела до відкриття Редкліффа. Хвиля у 2020 році.

«Це найбільша когерентна структура, про яку ми знаємо, і вона дуже, дуже близько до нас», — сказав Цукер, який описує роботу спільноти у відповідній статті Sky and Telescope. «Це було там весь час. Ми просто не знали про це, тому що ми не могли побудувати ці моделі з високою роздільною здатністю розподілу газових хмар поблизу сонця в 3D».

Розуміння руху хвилі Редкліффа

3D-карта пилу 2020 року чітко показала, що хвиля Редкліффа існувала, але тоді жодні вимірювання не були достатньо хорошими, щоб побачити, чи рухається хвиля. Але в 2022 році, використовуючи нову версію даних Gaia, група Алвеса призначила тривимірні рухи молодим зоряним скупченням у хвилі Редкліффа. З огляду на положення та рух кластерів, Конєцка, Гудман, Цукер та їхні співробітники змогли визначити, що вся хвиля Редкліффа справді коливається, рухаючись як те, що фізики називають «мандрівною хвилею».

Біжуча хвиля — це те саме явище, яке ми бачимо на спортивному стадіоні, коли люди послідовно встають і сідають, щоб «виконати хвилю». Подібним чином зоряні скупчення вздовж хвилі Редкліффа рухаються вгору та вниз, створюючи візерунок, який подорожує заднім двориком нашої галактики.

Конєцька продовжив: «Подібно до того, як гравітація Землі тягне вболівальників на стадіон назад на свої місця, хвиля Редкліффа коливається через силу тяжіння Чумацького Шляху».

Розуміння поведінки цієї гігантської структури довжиною 9000 світлових років у нашому галактичному задньому дворі, всього за 500 світлових років від Сонця в його найближчій точці, дозволяє дослідникам тепер звернути свою увагу на ще більш складні питання. Ніхто ще не знає, що спричинило хвилю Редкліффа або чому вона рухається саме так.

«Тепер ми можемо піти і перевірити всі ці різні теорії, чому взагалі утворилася хвиля», — сказав Цукер. «Ці теорії варіюються від вибухів масивних зірок, які називаються надновими, до позагалактичних збурень, як-от стикання карликової галактики-супутника з нашим Чумацьким Шляхом», — додала Конєцька.

Наслідки та майбутні дослідження

Стаття Nature також містить розрахунок того, скільки темної матерії може сприяти гравітації, відповідальній за рух хвилі.

«Виявляється, для пояснення руху, який ми спостерігаємо, не потрібна значна темна матерія», — сказав Конєцька. «Гравітації звичайної матерії достатньо, щоб рухати хвилю».

Крім того, відкриття коливань викликає нові питання щодо переважання цих хвиль як у Чумацькому Шляху, так і в інших галактиках. Оскільки хвиля Редкліффа, здається, утворює основу найближчого спірального рукава Чумацького Шляху, коливання хвилі може означати, що спіральні рукави галактик загалом коливаються, роблячи галактики навіть більш динамічними, ніж вважалося раніше.

«Питання в тому, що спричинило зміщення, що призвело до хвилювання, яке ми бачимо?» — сказав Гудмен. «І це відбувається по всій галактиці? У всіх галактиках? Це іноді трапляється? Це відбувається постійно?»