Радиоастрономы доказали, что газ в центре Млечного Пути значительно ниже, чем считалось
Международная группа радиоастрономов из Китая и Германии провела ревизию температурных карт Центральной молекулярной зоны (CMZ) Млечного Пути. Исследование выявило систематические ошибки в предыдущих оценках температур газа, которые оказывались завышенными из-за ограничений старых методов. Новая работа позволила уточнить термическое состояние плотного газа в этом регионе, что имеет большое значение для понимания процессов звездообразования и энергетического баланса в экстремальных условиях.
Центральная молекулярная зона представляет собой уникальную область с высокими объёмными плотностями газа, сверхзвуковой турбулентностью (числа Маха > 10), сильными магнитными полями (< 1 мГс) и аномально высоким уровнем космических лучей. Эти условия делают CMZ своеобразной «лабораторией для изучения физики межзвёздной среды». Однако точное определение температуры газа в этом регионе осложнено: наблюдаемые температуры газа значительно превышают температуру пыли, что требует анализа механизмов нагрева, не связанных с фотодесорбцией или радиационным воздействием звёзд.
Ранее для измерения температуры использовались переходы молекулы пара-формальдегида. Однако этот метод оказался недостаточно надёжным для высокотемпературного газа. При температурах выше 100 К энергетические уровни формальдегида насыщаются, что приводит к статистическим смещениям и завышению оценок. Например, в предыдущих работах сообщалось о температурах выше 300 К, что не соответствовало реальному состоянию среды.
Иллюстрация: Nano BananaДля устранения этих ошибок исследователи применили мультипереходный анализ, используя данные телескопов Телескоп Джеймса Кларка Максвелла (JCMT) и APEX (Atacama Pathfinder Experiment). Особое внимание было уделено переходам орто-формальдегида с энергией возбуждения ~ 158 К, которые более чувствительны к высоким температурам. Моделирование лучистого переноса проводилось в приближении большого градиента скоростей (LVG). Этот подход позволил одновременно уточнить плотность и температуру газа.
Результаты исследования показали, что температуры в ключевых объектах CMZ, таких как тёмная туманность «Кирпич» (The Brick, G0.253+0.016), Sgr A1 и Sgr A2, были пересмотрены в сторону уменьшения. Средние значения составили 94,0 К для туманности «Кирпич», 85,6 К для Sgr A1 и 82,1 К для Sgr A2. Анализ отношения орто- и пара-форм формальдегида (OPR) выявил значения, близкие к статистическому пределу 3,0, что подтверждает состояние теплового равновесия молекул.
Исследование также показало, что исключительно турбулентного нагрева недостаточно для поддержания наблюдаемых температур (~90 К). Для объяснения теплового баланса необходимо учитывать высокий уровень ионизации космическими лучами. Эти выводы согласуются с результатами программы ALCHEMI для галактики NGC 253, где высокая концентрация остатков сверхновых коррелирует с интенсивным нагревом газа.
Несмотря на снижение оценок температур, CMZ остается аномально горячей зоной. Уточнённые значения (82–94 К) значительно превышают показатели для диска Галактики. Эти данные помогут в интерпретации будущих наблюдений высокого разрешения, таких как ALMA и JWST, и позволят лучше понять эволюцию ядерных регионов галактик.
Синтезируя результаты, исследователи подчеркивают, что их работа устраняет методологические ошибки прошлых лет и даёт более точное представление о физических процессах в центре Млечного Пути.
© iXBT
