Данные обсерватории eROSITA зафиксировали заметную разницу температур в пространстве вокруг нашей Галактики. Но причины такой асимметрии остались необъясненными. Огромная сфера разреженной материи, окружающая Млечный Путь, обладает колоссальной массой, превышающей массу всех звезд диска, и разогрета до миллионов градусов.
Астрономы показали, что наша галактика работает, как поршневой двигатель
Ученые из Гронингенского университета (Нидерланды) с помощью компьютерного моделирования объяснили температурную асимметрию газового гало нашей Галактики. Они доказали, что притяжение Большого Магелланова Облака заставляет диск Млечного Пути смещаться, сжимая и нагревая газ подобно поршню в двигателе.
Художественное изображение Млечного Пути с двумя его спутниковыми галактиками — Большим Магеллановым Облаком и Малым Магеллановым Облаком — в левом нижнем углу. ESA/Gaia/DPAC
Газовое гало — это основной «строительный склад» Млечного пути. Его температура составляет около 2 миллионов градусов, что в сотни раз горячее поверхности Солнца. Высокая температура не дает газу мгновенно сколлапсировать на диск, позволяя звездам рождаться постепенно. Если бы газ остыл слишком быстро, Млечный Путь израсходовал бы все запасы топлива за один короткий цикл вспышки звездообразования.
Новые расчеты показали, что южная часть этого гало примерно на 12–20% горячее северной. Причина кроется в гравитационном взаимодействии с Магеллановыми Облаками — спутниками нашей системы. Под воздействием их притяжения холодный диск Млечного Пути начинает двигаться «вниз» со скоростью около 40 километров в секунду.
Структура гало Млечного пути.
Это движение создает эффект сжатия газа в южной полусфере, что неизбежно ведет к росту температуры. Процесс напоминает работу двигателя внутреннего сгорания, где механическое давление преобразуется в тепловую энергию. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Элегантность простых законов физики
Снимки моделирования проекции газа в следующие моменты времени: 600 миллионов лет назад (левая панель), 200 миллионов лет назад (в центре) и в настоящее время (правая панель). На изображение нанесены линии потока, отображающие проекцию движения горячего газа CGM. Выделены два основных объекта: система Большого Магелланова облака (включая Малое Магелланово облако) и диск Млечного Пути (MW), который в данной проекции находится в центре. Их векторы скорости представлены синими и красными стрелками соответственно.
Асимметрия проявилась в моделях задолго до того, как ее подтвердили реальные наблюдения, что говорит о высокой точности теоретических выкладок. Соавтор работы Эльзе Старкенбург отмечает: «Наше объяснение температурной асимметрии, измеренной eROSITA, основано на простых и понятных физических процессах, которые мы находим, например, в двигателях внутреннего сгорания. Это придает результату особую элегантность».
Помимо температуры, модель объясняет и другие странности, такие как скопление высокоскоростных облаков газа на севере. Из-за более низкого давления в северной части гало такие облака легче формируются и дольше сохраняются. Таким образом, динамика движения Галактики в местной группе напрямую определяет климат в ее газовой короне, превращая пустое на первый взгляд пространство в зону активных термодинамических преобразований, длящихся миллионы лет.