Pirmadienį mokslinių straipsnių duombazėje arXiv, o po dienos – ir „Universe Today“, – atsirado pranešimas apie naujus Heršelio kosminio teleskopo gautus duomenis. Tiksliau sakant apie tai, ką tuose duomenyse atrado grupė mokslininkų. Lietuviškuose naujienų šaltiniuose kol kas šitos informacijos neaptikau, taigi skubu vaidinti informacinį portalą :)

Heršelio teleskopas į dangų žvelgia infraraudonomis akimis. Viena iš jų – Fotojautraus masyvo kamera ir spektrometras (Photodetecting Array Camera and Spectrometer, PACS) – žvalgosi ~70 ir ~250 mikrometrų bangos ilgiuose (palyginimui regimosios šviesos bangos yra 0,4 – 0,7 mikrometrų ilgio). Ir vienas iš projektų buvo žvelgimas į mūsų Galaktikos centrą, bandant nustatyti ten esančių šaltų dujų savybes. Apie tokių dujų egzistavimą žinoma jau keletą dešimtmečių – taip pat infraraudonųjų spindulių teleskopais seniai aptikta Centrinė molekulinė zona (Central Molecular Zone, CMZ) – 50-100 parsekų storio „blynas“, besidriekiantis maždaug 200 parsekų Galaktikos plokštumoje į abi puses nuo centro. Šis „blynas“ greičiausiai nėra vientisas, o sudarytas iš gausybės molekulinių dujų (daugiausia vandenilio H2, bet taip pat ir anglies monoksido CO, anglies sulfido CS, amoniako NH3 ir NH4 bei kitų junginių) debesų. Tie debesys, kurių kiekvieno masė siekia iki milijono Saulės masių, skrajoja įvairiomis orbitomis netaisyklingame Galaktikos centrinio telkinio ir skersės gravitaciniame potenciale. Juose taip pat vyksta žvaigždėdara – manoma, kad net apie 20 procentų naujų žvaigždžių Paukščių take susiformuoja būtent šiame regione.

Heršelio misijos tikslas buvo nustatyti detalesnę CMZ struktūrą. Debesų egzistavimas ten kol kas buvo tik spėjamas dalykas, nes žinoma apie tokių debesų egzistavimą kitur, bet Galaktikos centre išskirti pavienius debesis kol kas nepakakdavo teleskopų raiškos. Bet su Heršeliu tai daugmaž pavyko. Iliustracijoje žemiau pateiktas apskaičiuotos dujų temperatūros žemėlapis. Tamsūs regionai žymi žemą (~15 K) temperatūrą, šviesūs – sąlyginai aukštą (~40 K). Net iš pirmo žvilgsnio akivaizdu, kad dujos nėra pasiskirsčiusios vienodai – didelė jų dalis „susimetusi“ į šaltus tankius gumulus (paprastai šaltesni dujų regionai būna ir tankesni; taip yra ir šiuo atveju). Tie gumulai ir yra minėtieji molekuliniai debesys. Nuotraukoje taip pat pažymėti pora įdomesnių debesų – vienas judantis netikėtai greitai (50 km/s greičiu tolyn nuo mūsų), kitas daugmaž tipinio greičio – <20 km/s. Taip pat prie pat tų debesų (bent jau projekcijoje dangaus plokštumoje) yra ir pats Galaktikos centras bei juodoji skylė Sgr A*.


Dujų temperatūros žemėlapis. Gerai įsižiūrėjus, šaltame telkinyje į kairę nuo 50 km/s užrašo galima įžvelgti veidą ;)

Atidžiau pažvelgus į nuotrauką, galima pamatyti keletą didelių struktūrų. Pavyzdžiui, truputį į kairę nuo 50 km/s užrašo yra šaltokas burbulas, supamas šiltesnių dujų apvalkalo; virš Sgr A* irgi matyti keletas šaltokų debesų, lyg ir susispietusių šalia vienas kito. Bet ryškiausias darinys, kuris ir yra šio atradimo esmė – tai daugmaž paguldytos aštuoniukės formos šaltų debesų vija, horizontaliai besidriekianti per visą nuotrauką, o vertikaliai – maždaug per jos ketvirtį. Kairįjį jos kraštą žymi šalčiausi ir didžiausi debesys, ties viduriu struktūrą įžiūrėti kiek sunku, bet dešinysis pakraštys vėlgi matomas gana neblogai. Sprendžiant iš tipinių radialinių greičių informacijos atrodo, kad debesys aštuoniuke ir sukasi, t.y. jie nėra tik atsitiktinai taip išsidėstę.

Ir kas iš to? Ogi tai, kad galime pabandyti nustatyti, kokios iš tikro formos yra ta debesų struktūra. Vienas matematinis modelis, gana gerai atitinkantis tą formą, yra sulenkta elipsė. Jos didysis pusašis yra 100 parsekų ilgio, mažasis – 60-ies. Elipsės plokštuma sutampa su galaktikos plokštuma, o kampas tarp mažojo pusašio ir krypties į mus yra apie 40 laipsnių. Turbūt įdomiausias dalykas yra minėtas elipsės sulenkimas – jos ilgieji galai nulenkti žemyn, o trumpieji – pakelti aukštyn, taigi jei strūktūra būtų ne žiedas, o vientisas paviršius, jis primintų balną.

Kaip gali susiformuoti tokia struktūra, ypač jei ji nėra atsitikinis, o ilgalaikis darinys? Atsakymą pakiša pastebėjimas, kad elipsės pasisukimas daro ją statmeną Galaktikos skersei. Skersė – tai beveik cilindrinė struktūra, kurios ilgis – keletas kiloparsekų, o plotis – keli šimtai parsekų. Jos sukurtame triašiame gravitaciniame potenciale žvaigždė (ir kiti kūnai, pavyzdžiui tie patys dujų debesys) gali judėti įvairiomis keistomis orbitomis, nes orbitas sudarantys svyravimai visomis trimis kryptimis (x, y ir z, arba radialine, ilgumine ir platumine) yra nepriklausomi vienas nuo kito. Tai reiškia, kad vienas susvyravimas pirmyn-atgal radialine kryptimi nebūtinai turi atitikti vieną ar du apsisukimus aplink centrą (Saulės sistemoje besisukančios planetos, pavyzdžiui, aplink centrą vieną kartą apsisuka per tiek pat laiko, kiek užtrunka ir priartėti bei vėl nutolti nuo Saulės, todėl jų orbitos yra elipsės, kurių viename židinyje – Saulė). Ir taip jau yra, kad viena iš „mėgstamų“ orbitų Galaktikos skersės potenciale turėtų būti tokia, kurioje vieną azimutinį apsisukimą aplink centrą atitinka lygiai su pilni vertikalūs svyravimai. Tokioje orbitoje, vadinamoje X2, esantis kūnas vertikalių svyravimų ekstremumus (t.y. aukščiausias ir žemiausias padėtis) pasiekia būdamas ties taškais, sutampančiais su skersės didžiąja ir mažąja ašimis, o žiūrint „iš viršaus“ orbita yra ištęsta statmenai skersės išsitempimui. Būtent taip atrodo ir apskaičiuotoji molekulinių debesų virtinės orbita. Iš principo šie stebėjimų duomenys gali padėti tiksliau nustatyti ir skersės parametrus, kurie kol kas žinomi gana miglotai.

Yra dar viena įdomybė, susijusi su šiuo atradimu. Tai – Sgr A* padėtis. Yra žinoma, kad Sgr A* tūno tiksliai Galaktikos dinaminiame centre, t.y. visos žvaigždės sukasi aplink centrinį tašką, kuris tiksliai sutampa su Sgr A*. Teorija taip pat teigia, jog labai sunkūs objektai turi gana greitai migruoti į telkinių (ar tai būtų žvaigždžių spičiai, ar galaktikos) dinaminius centrus. Tačiau debesų virtinės orbitos centras nuo Sgr A* yra nutolęs per maždaug 50 parsekų – gerokai didesnį atstumą, nei galima būtų tikėtis. Kodėl taip yra? Gali būti, jog tai tiesiog matavimų paklaidos, nes apskaičiuoti tikslų atstumą iki debesų yra sudėtinga, tad jei jie yra šiek tiek arčiau, nei dabar paskelbta, atstumas tarp centro ir Sgr A* gali siekti vos ~10 parsekų. Bet net ir tai yra nemažas atstumas, taigi verta paieškoti kitų galimų paaiškinimų. Pavyzdžiui, galimas daiktas, jog orbitos forma nustatyta neteisingai ir tai iš tikro nėra X2 orbitos pasireiškimas, o kokia nors kitokia struktūra. Dar viena alternatyva – galbūt tai ir yra X2, bet dėl kokių nors priežasčių nepavyko aptikti visų debesų ties dešiniuoju jos pakraščiu ir iš tikro orbita yra šiek tiek platesnė į dešinę pusę. Greičiausiai yra ir daugiau galimų paaiškinimų, bet jų reikės palaukti.

Vat ir šios savaitės astronaujiena. Tikiuosi ir toliau reguliariai rašyti apie panašius dalykus.