Около полувека назад астрономы выдвинули теорию, что Солнечная система находится в среде горячего газа низкой плотности. Этот горячий газ испускает мягкие рентгеновские лучи, которые вытесняют пыль в местной межзвездной среде (ISM), создавая так называемый локальный горячий пузырь (LHB). Эта теория возникла для объяснения повсеместного мягкого рентгеновского фона (ниже 0,2 кэВ) и отсутствия пыли в наших космических окрестностях. На протяжении многих лет эта теория столкнулась с некоторыми проблемами, включая открытие того, что солнечный ветер и нейтральные атомы взаимодействуют с гелиосферой, что приводит к аналогичному излучению мягкого рентгеновского излучения.
Благодаря новому исследованию международной группы ученых под руководством Института внеземной физики Макса Планка (MPE) у нас теперь есть трехмерная модель горячего газа в окрестностях Солнечной системы. Используя данные обзора всего неба eROSITA (eRASS1), они обнаружили большие различия температур в LHBT, что позволяет предположить, что LHBT должен существовать и что как он, так и взаимодействие солнечного ветра способствуют созданию мягкого рентгеновского фона. Они также обнаружили межзвездный туннель, который потенциально может соединить LHB с более крупным «суперпузырем».
Исследование возглавил Майкл Ч. Юнг, аспирант MPE, специализирующийся на изучении астрофизики высоких энергий. К нему присоединились коллеги из MPE, INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Университета науки и технологий Китая и доктор. Обсерватория Карла Ремейса. В документе, подробно описывающем их выводы: «Распространение мягкого рассеянного света SRG/eROSITA Астрономия и астрофизика.
Телескоп eROSITA был запущен в 2019 году в составе российско-германской космической обсерватории «Спектр-РГ». Это первая рентгеновская обсерватория, которая наблюдает за Вселенной за пределами геокороны Земли, самой дальней области земной атмосферы (также называемой экзосферой), чтобы избежать загрязнения ее сильным ультрафиолетовым светом. Кроме того, исследование всего неба eROSITA (eRASS1) было приурочено к солнечному минимуму, что уменьшило загрязнение от перезарядки солнечного ветра.
Для своего исследования команда объединила данные eRASS1 с данными предшественника eROSITA, рентгеновского телескопа ROSAT (сокращение от рентгеновского спутника). Этот телескоп, также построенный MPE, дополняет спектры eROSITA, обнаруживая рентгеновские лучи с энергией ниже 0,2 кэВ. Команда сосредоточилась на LHB в западном галактическом полушарии, разделив его примерно на 2000 регионов и проанализировав спектры каждого региона. Их анализ показал четкую разницу температур между частями LHB, ориентированными на галактический юг (0,12 кэВ; 1,4 МК) и галактический север (0,10 кэВ; 1,2 МК).
По мнению авторов, эта разница могла быть вызвана взрывами сверхновых, которые за последний миллион лет расширили и разогрели южную часть галактики LHB. Юнг сказал в пресс-релизе MPE: «Другими словами, данные eRASS1, опубликованные в этом году, обеспечивают самое чистое на сегодняшний день изображение рентгеновского неба, что делает их идеальным инструментом для изучения LHB».
Помимо получения данных о температуре на основе информации о спектрах диффузного рентгеновского фона, объединенные данные также позволили получить трехмерную структуру горячего газа. В предыдущем исследовании Юнг и его коллеги изучили спектральные данные eRASS1 практически со всех направлений в западном галактическом полушарии. Они пришли к выводу, что плотность горячего газа в LHB относительно однородна. Основываясь на этой предыдущей работе, команда создала новую 3D-модель LHB на основе измеренной интенсивности рентгеновского излучения.
Эта модель показывает, что LHB распространяется дальше к галактическим полюсам, чем ожидалось, потому что горячий газ имеет тенденцию следовать по пути наименьшего сопротивления (от галактического диска). Майкл Фрейберг, один из ведущих авторов этой работы, был участником новаторской работы в эпоху ROSAT три десятилетия назад. Как он объяснил:
«Это неудивительно, как уже показало исследование РОСАТ. Чего мы не знали, так это существования межзвездного туннеля к Центавру, разрывающего брешь в более холодной межзвездной среде (ISM). Этот регион явно выделяется благодаря значительно улучшенной чувствительности eROSITA и значительно другой стратегии исследования по сравнению с ROSAT».
Эти последние результаты позволяют предположить, что Туннель Центавра может быть локальным примером более крупной горячей сети ISM, поддерживаемой сверхновыми и взаимодействием солнечного ветра и ISM по всей галактике. Хотя астрономы выдвигали теории о существовании туннеля Центавра с 1970-х годов, доказать это до сих пор было сложно. Команда также составила список известных остатков сверхновых, суперпузырей и пыли и использовала их для создания 3D-модели окружающей среды Солнечной системы. Новая модель позволяет астрономам лучше понять ключевые особенности изображения.
Сюда входит туннель Большого Пса, который может соединять LHB с туманностью Гум (красный шар) или длинным серым сверхпузырем (GSH238+00+09). Плотные молекулярные облака, показанные оранжевым цветом, видны вблизи поверхности LHB в направлении к Галактическому центру (ГЦ). Недавние исследования показывают, что эти облака удаляются от Солнечной системы и, вероятно, образовались в результате конденсации материалов, вовлеченных во время раннего формирования LHB. Габриэле Понти, соавтор этой работы, сказал:
«Еще один интересный факт заключается в том, что Солнце, должно быть, вошло в LHB несколько миллионов лет назад, то есть за короткий срок по сравнению с возрастом Солнца. Это чистое совпадение, что Солнце занимает относительно центральное положение в LHB, поскольку мы постоянно движемся по Млечному Пути».
Дополнительная литература: MPE, Астрономия и астрофизика
