Астрономы расшифровали происхождение аномального излучения в космосе
В миллиардах световых лет от Земли гигантские облака газообразного водорода производят особый вид излучения, тип ультрафиолетового света, известный как альфа-излучение Лаймана. Огромные облака, излучающие свет, представляют собой альфа-пузырьки Лимана (LAB). LAB в несколько раз больше нашей галактики Млечный Путь, но были открыты только 20 лет назад. Для производства этого излучения необходим чрезвычайно мощный источник энергии, — энергия равная излучению миллиардов Солнц.
Новое исследование, опубликованное 9 марта в журнале Nature Astronomy, свидетельствует о том, что источник энергии находится в центре звездообразующих галактик, вокруг которых существуют LAB.
Исследование сосредоточено на Lyman-alpha blob 6 (LAB-6), расположенном на расстоянии более 18 миллиардов световых лет в направлении созвездия Грус. Совместная команда обнаружила уникальную особенность LAB-6 — его газообразный водород, казалось, падал внутрь себя. LAB-6 является первым LAB с убедительными доказательствами этой так называемой подписи падающего газа. В падающем газе было мало изобилия металлических элементов, что свидетельствует о том, что падающий водородный газ ЛАБ происходил из межгалактической среды, а не из самой звездообразующей галактики.
Количество падающего газа слишком мало, чтобы привести в действие наблюдаемое излучение Лаймана-альфа. Полученные данные свидетельствуют о том, что центральная звездообразующая галактика является основным источником энергии, ответственным за излучение Лимана-альфа. Они также ставят новые вопросы о структуре LAB.
«Это настоящая загадка. Мы ожидаем, что вокруг звездообразующих галактик должен появиться газ — им нужен газ для материалов», — сообщил Чжэн Чжэн, адъюнкт-профессор физики и астрономии в Университете Юты и соавтор исследования. «Но, похоже, это единственный шар Лаймана-альфа с падающим газом. Почему они настолько редки?»
Авторы использовали Очень Большой Телескоп (VLT) в Европейской Южной Обсерватории (ESO) и Большой миллиметровый / Субмиллиметровый массив Atacama (ALMA) для получения данных. Ведущий автор Обсерватории Пурпурных гор Ипин Ао (Китайская академия наук) впервые обнаружил систему LAB-6 более десяти лет назад. Он знал, что даже тогда в системе было что-то особенное, исходя из экстремальных размеров капли водорода. Он ухватился за возможность присмотреться.
«К счастью, нам удалось получить данные, необходимые для захвата молекулярного состава из ALMA, определяющего скорость галактики. Оптический телескоп VLT от ESO дал нам важный спектральный световой профиль излучения Лайман-альфа».
Авторы нового исследования обнаружили характер падающего газа, проанализировав кинематику эмиссии Лаймана-альфа. После испускания альфа-фотона Лимана он сталкивается с окружающей средой, заполненной атомами водорода. Он много раз врезается в эти атомы, как мяч, движущийся в автомате для пинбола, прежде чем покинуть окружающую среду. Этот выход заставляет эмиссию распространяться наружу на большие расстояния.
Падающий газ может возникать несколькими различными способами. Это может быть вторая ступень галактического взрыва — если умирают массивные звезды, они взрываются и выталкивают газ наружу, который затем падает внутрь. Другой вариант — холодный поток: между небесными объектами плавают нити водорода, которые могут быть втянуты в центр потенциальной ямы, создавая особенность падающего газа.
Модель ученых предполагает, что падающий газ в этой LAB происходит из последнего сценария. Они проанализировали форму светового профиля Lyman-alpha, который указывает на очень малое количество металлической пыли. В астрономии металлы тяжелее гелия. Звезды производят все тяжелые элементы во вселенной — когда они взрываются, они производят металлические элементы и распространяют их по межгалактическому пространству.
