Астрономы под руководством Центра астрофизики Гарвардского университета и Смитсоновского института (CfA) впервые непосредственно зафиксировали турбулентность, искажающую свет в межзвездной среде. Эти результаты помогут ученым получить более четкое изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.
Турбулентность в космосе
Пространство между звездами в нашей Галактике, известное как межзвездная среда, наполнено облаками ионизированного газа и электронов. Когда волны радиоизлучения от удаленных объектов проходят сквозь это турбулентное вещество, они искривляются и искажаются так же, как поднимающаяся над огнем тепловая дымка искажает наше видение всего, что находится за ней.
Это искажение уже давно позволило астрономам сделать вывод о существовании турбулентности, но понимание ее структуры до сих пор оставалось недостижимым.
Чтобы измерить турбулентность, астрономы обратили внимание на квазар TXS 2005+403 — яркий радиоисточник, питающийся от сверхмассивной черной дыры, расположенной примерно в 10 млрд световых лет от Земли в созвездии Лебедя. Пока радиоизлучение квазара движется к Земле, оно проходит через область Лебедя в Галактике, одну из самых турбулентных и сильно рассеивающих сред во Млечном Пути, что приводит к отклонению и искажению радиоволн.
При этом большая часть того, что мы видим в радиоданных, происходит не от самого квазара, а от рассеяния, вызванного турбулентностью в этой области Млечного Пути. Именно это рассеяние и связанные с ним искажения позволяют изучать турбулентность, лучше понимать ее и делать выводы относительно ее структуры, заявляют ученые.
Анализ излучения квазара TXS 2005+403 и обнаружение турбулентности
Чтобы лучше изучить влияние турбулентности на свет квазара, ученые проанализировали архивные данные наблюдений почти за десятилетний период, полученные с помощью системы Very Long Baseline Array (NSF VLBA) Национального научного фонда США (NSF). Система NSF VLBA, эксплуатируемая Национальной радиоастрономической обсерваторией NSF (NSF NRAO), представляет собой сеть из десяти радиотелескопов, расположенных по всей территории страны.
Ученые ожидали, что когда радиоизлучение от TXS 2005+403 пройдет через Млечный Путь, оно растечется в равномерное пятно и исчезнет. Они обнаружили устойчивые, четкие узоры, создававшие структурированные, неравномерные искажения в свете, которые могли быть вызваны только турбулентностью.
Александр Плавин, ведущий автор новой статьи, добавил, что свойства рассеяния вдоль этой линии зрения через Галактику остаются неизменными с течением времени.
Последствия для астрономических исследований
Эти результаты имеют немаловажное значение для будущих астрономических исследований. Обнаруженная здесь турбулентность существует в масштабах, примерно равных размерам нашей Солнечной системы. Ее понимание помогает объяснить, как энергия распространяется Галактикой и как ведет себя газ перед тем, как сжаться и образовать новые звезды.
Эти результаты также могут повлиять на усилия по повышению четкости изображений черных дыр. Изображения Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, полученные телескопом Event Horizon Telescope, ухудшаются именно из-за этого межзвездного рассеяния. Изучение того, как турбулентность рассеивает радиоизлучение с течением времени и на разных частотах, открывает путь к устранению ее эффектов из этих изображений.
Команда начала серию дальнейших наблюдений с помощью радиоастрономической сети NSF VLBA, которая продлится до 2026 года. Цель этих наблюдений — измерить конкретные свойства экрана, образованного этой турбулентностью, и отследить, как он меняется по мере движения газа по отношению к Земле.
По материалам phys.org
