Горячие точки и туннели в соседние «суперпузыри», похоже, были созданы сверхновыми и вспышками зарождавшихся звёзд

Используя данные всепланетного обзора eROSITA, астрономы создали 3D-карту низкоплотного пузыря рентгеновского излучения, состоящего из горячего газа с температурой в миллион градусов, который окружает Солнечную систему.

Исследование выявило крупномасштабный температурный градиент внутри этого т.н. местного горячего пузыря (МГП) — то есть в нём есть как горячие, так и холодные области. Команда подозревает, что этот температурный градиент мог быть вызван превращением массивных звёзд в сверхновые, что привело к повторному нагреву пузыря. Такое нагревание должно было привести к расширению кармана с газом низкой плотности.

Исследователи также обнаружили «межзвёздный туннель» — канал между звёздами, направленный в сторону созвездия Центавра. Этот туннель может связывать домашний пузырь Солнечной системы с соседним сверхпузырем и мог быть создан вспышками молодых звёзд и мощными и высокоскоростными звёздными ветрами.

Учёные знают о концепции МГП уже не менее пяти десятилетий. Впервые эта полость газа с низкой плотностью была предложена как вариант для объяснения фоновых измерений относительно низкоэнергетического, или «мягкого», рентгеновского излучения. Эти фотоны с энергией около 0,2 электронвольт (эВ) не могут пройти большое расстояние через межзвёздное пространство, поскольку их довольно быстро должны поглотить межзвёздные газ и пыль.

Тот факт, что в ближайших окрестностях Солнца нет большого количества межзвёздной пыли, способной излучать эти фотоны, наводит на мысль о существовании плазмы, излучающей мягкое рентгеновское излучение, которая вытесняет нейтральные материалы вокруг Солнечной системы в «местном горячем пузыре». Так родилась теория МГП.

Одна из главных проблем этой теории возникла в 1996 году, когда учёные обнаружили, что обмен между солнечным ветром, потоком заряженных частиц, выдуваемых Солнцем, и частицами в «геокороне» Земли, самом внешнем слое атмосферы нашей планеты, испускает рентгеновские фотоны с энергией, схожей с той, которая предположительно исходит от МГП.

Разбираемся с местным пузырём Солнечной системы

Телескоп eROSITA, основной инструмент миссии Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), запущенной в 2019 году, был идеальным прибором для решения этой проблемы. eROSITA находится на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, и это первый рентгеновский телескоп, наблюдающий Вселенную из-за пределов геокороны Земли, а значит, способный исключить из наблюдений за фотонами из МГП потенциальный рентгеновский «шум».

Кроме того, проект eROSITA's All-Sky Survey (eRASS1) собирал данные во время затишья в 11-летнем солнечном цикле, когда солнечные ветры слабы — в период «солнечного минимума». Это позволило уменьшить количество загрязнений, возникающих в результате обмена солнечным ветром.

«Другими словами, данные eRASS1, опубликованные в этом году, представляют собой самый чистый вид рентгеновского неба на сегодняшний день, что делает его идеальным инструментом для изучения МГП», — сказал в своём заявлении руководитель группы Майкл Юнг, исследователь из Института физики Макса Планка (MPE).

Разделив полушарие Млечного Пути на 2 000 отдельных участков, Юнг и его коллеги проанализировали свет от всех этих регионов. Они обнаружили явное неравенство температур в МГП: север Галактики был холоднее, чем юг Галактики.

Эта же команда уже установила, что горячий газ МГП относительно однороден по своей плотности. Сравнив его с газом в холодных и плотных молекулярных облаках на краю МГП, команда смогла создать подробную трёхмерную карту МГП.

Это показало, что МГП растягивается по направлению к полюсам галактического полушария. Горячий газ расширяется в направлении наименьшего сопротивления, которое в данном случае направлено в сторону от галактического диска. Таким образом, для исследователей это не стало большой неожиданностью, так как этот факт был обнаружен ещё предшественником eROSITA, ROSAT, около 3 десятилетий назад.

Однако новая 3D-карта открыла нечто доселе неизвестное.

«Мы не знали о существовании межзвёздного туннеля в направлении Центавра, который пробивает брешь в более холодной межзвёздной среде, — сказал в своём заявлении член команды и физик из MPE Майкл Фрейберг. — Этот регион выделяется на фоне остальных благодаря значительно улучшенной чувствительности eROSITA и совершенно иной стратегии съёмки по сравнению с ROSAT».

Удивительно, но команда подозревает, что туннель Центавра в МГП может быть частью сети туннелей для горячего газа, которые прокладывают себе путь между холодным газом межзвёздной среды между звёздами.

Эта сеть межзвёздной среды поддерживается и сохраняется под влиянием звёзд в виде звёздных ветров, сверхновых, возникающих в результате гибели массивных звёзд, и струй, вырывающихся из новообразованных звёзд или «протозвёзд».

Эти явления в совокупности называются «звёздной обратной связью», и считается, что они распространяются по Млечному Пути, формируя его.

В дополнение к 3D-карте МГП команда также создала перепись обломков сверхновых, сверхпузырей и пыли, которые они включили в карту, чтобы построить интерактивную 3D-модель космического соседства Солнечной системы.

В их число вошёл ещё один ранее известный туннель межзвёздной среды, названный туннелем Канис Майорис. Предполагается, что он тянется между МГП и туманностью Гум или между МГП и GSH238+00+09, более удалённым суперпузырем.

Они также нанесли на карту плотные молекулярные облака на краю МГП, которые мчатся прочь от нас. Эти облака могли образоваться, когда МГП «расчищали», и более плотный материал был сметён к его краям. Это также может дать подсказку о том, когда Солнце вошло в этот локальный пузырь низкой плотности.

«Ещё один интересный факт заключается в том, что Солнце должно было войти в МГП несколько миллионов лет назад, что очень мало по сравнению с возрастом Солнца [4,6 миллиарда лет], — говорит член команды и учёный MPE Габриэле Понти. — То, что Солнце занимает относительно центральное положение в МГП по мере нашего непрерывного движения по Млечному Пути, — чисто случайное совпадение».

3D-модель нашей солнечной окрестности можно посмотреть здесь.