Проведя новые высокоточные измерения скорости вращения рукавов Млечного Пути, международная группа астрономов сделала заключение, согласно которому наша Галактика не только вращается значительно быстрее, чем считалось ранее, но и весит в полтора раза больше. Марк Рейд (Mark Reid, www. cfa.harvard.edu/~reid/) из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) и его коллеги считают, что «увеличение» массы Млечного Пути позволяет говорить о нем как об объекте, практически ни в чем не уступающем Туманности Андромеды — основной «сопернице» в Местной группе галактик. «Больше нет никаких оснований воспринимать нашу Галактику как младшую сестру Туманности Андромеды», — говорит Рейд. Напомним, что большая часть массы Галактики содержится не в звездах и межзвездном газе, а в несветящемся гало из темного вещества. И чем выше общая масса всего этого образования, тем быстрее звезды движутся по своим орбитам вокруг галактического центра.
Возможно, кому-то эти новые данные покажутся хорошей новостью и поводом для законной гордости, однако большая масса в свою очередь означает и большую гравитацию, что заметно увеличивает вероятность столкновения с Туманностью Андромеды в будущем и ускоряет приход этого события (а также провоцирует не столь катастрофичные по своим последствиям столкновения с небольшими близлежащими галактиками). Впрочем, как бы то ни было, а пара миллиардов лет у нас в запасе имеется…
Наша собственная Солнечная система находится примерно в 28 тыс. световых лет от центра Млечного Пути. Как показывают новые наблюдения, мы движемся по орбите вокруг этого центра со скоростью свыше 960 тыс. км в час, тогда как по предыдущим оценкам это значение составляло до 800 тыс. км в час. Измерения производились с помощью сети радиотелескопов (основу которой составляет американская система VLBA — www.vlba.nrao.edu), действующих в режиме радиоинтерферометра со сверхдлинной базой. Эта сеть, находящаяся в ведении Национального научного фонда (National Science Foundation, www.nsf.gov), простирается от Гавайских островов до Новой Англии и Карибского бассейна и обладает рекордной разрешающей способностью, превосходящей любой иной астрономический инструмент. VLBA может получать снимки, на два порядка более детальные, чем те, что доступны космическому телескопу «Хаббл» (работающему, впрочем, в ином — оптическом — диапазоне). С помощью VLBA международная научная группа занимается реализацией долгосрочной программы по измерению расстояний и оценке скоростей движения объектов в Галактике. О полученных результатах ученые доложили на конференции Американского астрономического общества (American Astronomical Society, http://aas.org/meetings/aas213) в г. Лонг-Бич (штат Калифорния).
Прежде всего ученых интересовали области активного звездообразования в галактических спиральных рукавах. В этих регионах процессы, порождаемые взаимодействием космических лучей и газовых молекул (например, разогретых паров метанола), приводят к возникновению естественного ма-зерного радиоизлучения. Такое излучение регистрируется на определенных частотах, соответствующих энергетическим переходам внутри молекулы. Отчасти это напоминает механизм накачки в лазерах, где в подобных процессах участвуют уже световые пучки. Данные источники, именуемые астрофизическими мазерами, служат яркими «вешками» для наблюдений на VLBA. Наблюдая эти регионы в разные периоды — тогда, когда Земля находится на противоположных сторонах своей околосолнечной орбиты, — астрономы могут измерять небольшие, но вполне различимые смещения позиций объектов на фоне еще более отдаленных источников.
«Новые наблюдения Млечного Пути с помощью VLBA позволяют производить высокоточные прямые измерения расстояний и движений, — поясняет член группы Карл Мен-тен (Karl Menten, www.mpifr-bonn. mpg.de/staff/kmenten/) из германского Радиоастрономического института Общества имени Макса Планка (Max-Planck-Institut fur Radioastronomie). — Эти измерения задействуют вполне традиционный и простой триангуляционный метод и не зависят от каких-либо предположений, основанных на свойствах самих источников (например, не зависят от их яркости), в отличие от предыдущих исследований». Астрономы обнаружили, что метод непосредственных измерений расстояний дает отличия в значениях от предыдущих измерений, выполненных косвенными методами. Порой эти значения различаются в два раза. В регионах, где формируются звезды, скрываются космические мазеры, отмечающие расположение относительно плотных спиральных рукавов Галактики. Измерение расстояний до этих регионов, следовательно, позволяет составить карты галактических спиральных структур. «Эти прямые измерения позволяют пересмотреть наше понимание структур и их движений в Галактике», — считает Ментен. И поясняет: «Поскольку мы находимся внутри этой структуры, то нам очень трудно изучать взаимное расположение ее элементов. Ведь на другие галактики мы просто можем посмотреть со стороны, наблюдая их структуру, а вот получение общей фотографии всего Млечного Пути на нынешнем этапе совершенно исключено. Мы должны реконструировать его облик путем отдельных измерений и сопоставлений».
Добавляя к измерениям смещений объектов на фоне далеких галактик информацию о радиальных скоростях изучаемых источников,
определяемых путем измерения доплеровского сдвига в частоте ма-зерного радиоизлучения, астрономы могут полностью восстановить характер движения рукавов во всех трех измерениях. Используя эту информацию, Рейд и его коллеги выяснили, что большинство регионов звездообразования, оказывается, не следует по круговым орбитам вслед за другими галактическими объектами; вместо этого мы наблюдаем их замедленное движение, говорящее о том, что они движутся по орбитам эллиптическим, а не круговым. Исследователи связывают всё это с тем, что в теории именуется волнами плотности (spiral density wave shocks). Эти волны способны, в частности, «сгребать» газ на круговых орбитах, сжимать его в форме звезды и вызвать переход получившегося объекта на новую эллиптическую орбиту. Все это, по мнению исследователей, способствует дальнейшему проявлению и укреплению спиральных структур.
Группа Рейда столкнулась также и с другими сюрпризами. Так, измерение расстояний до нескольких регионов в одном из спиральных рукавов позволило им вычислить угол, под которым располагается к нам данный рукав. Эти измерения, по словам Рейда, могут свидетельствовать о том, что наша Галактика, возможно, обладает четырьмя, а не двумя спиральными ветвями из газа и пыли, в которых образуются новые звезды. При этом последние исследования, проведенные с помощью космического телескопа NASA «Спитцер» (Spitzer Space Telescope), свидетельствуют о том, что старые звезды обитают в основном в двух старых спиральных рукавах. В результате чего возникает вопрос: почему же старые звезды не заполняют все доступные рукава? Чтобы правильно ответить на него, потребуются дальнейшие измерения и более глубокий анализ механизмов работы галактических рукавов.
Максим Борисов
- Milky Way a Swifter Spinner, More Massive, New Measurements Show
www.nrao.edu/pr/2009/mwrotate - Milky Way bigger, faster than previously thought
http://harvardscience.harvard.edu/foundations/articles/milky-way-bigger-faster-previously-thought