Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ), Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Крымской астрофизической обсерватории посмотрели на Млечный Путь из далеких галактик. В этом им помогли квазары — маяки Вселенной — одни из самых ярких объектов в космосе, которые находятся в миллиардах световых лет от Земли.
Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Невозможно увидеть полную структуру нашей Галактики с Земли, поскольку мы находится внутри нее. Нужны «фотографии» Млечного Пути «снаружи». В качестве таких «фотографий» астрофизики используют радиоизображения, получаемые от далеких галактик. На эти изображения оказывают влияние облака пыли и газа, заполняющие все пространство между звездами в нашей Галактике.
Проходя сквозь них, радиоизлучение рассеивается, а изображения «размазываются». Но: «кто нам мешает, тот нам поможет», решили российские ученые и сформировали наиболее полную на сегодняшний день карту распределения крупномасштабных рассеивающих экранов в межзвездной среде Галактики. В этом им помогли далекие квазары.
«Наша задача заключалась в том, чтобы исследовать, насколько сильным является рассеяние радиоволн в различных направлениях на небе, и построить первую детальную карту пространственного распределения таких областей — мощных рассеивающих экранов Млечного Пути», — рассказал об исследовании Александр Пушкарев, профессор РАН, ведущий научный сотрудник Крымской астрофизической обсерватории и ФИАН.
Межзвездная среда может обладать высокой турбулентностью, вызванной взрывными процессами в результате эволюции звезд в Галактике, а также влиянию космических лучей. Прохождение радиоволн через турбулентную плазму приводит к рассеянию излучения и, как следствие, к искажению изображения источника. Изучение эффектов рассеяния радиоволн позволяет восстанавливать истинное изображение далеких космических объектов.
«В нашей работе мы показали, что рассеивающие экраны концентрируются к плоскости Галактики в направлениях на ее центр, а также области вспышек сверхновых — сильнейших взрывов на финальных стадиях звездной эволюции», — пояснила Татьяна Корюкова, аспирантка ФИАН.
В качестве просвечивающих маяков традиционно использовали пульсары нашей звездной системы из-за их крайне малых размеров, всего около 10 км в диаметре. Но квазары более многочисленны, и вдобавок их излучение проходит через всю глубину Галактики.
«Астрономам всегда интересно понять, как распределено вещество в нашей Галактике Млечный Путь, и мы здесь просвечиваем его с помощью далеких маяков — ядер других галактик. По тому, как меняется их излучение, мы понимаем состав и расположение межзвездной среды, и это позволяет нам изучить наш космический дом еще лучше», — отметил Александр Плавин, научный сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ.
Таким образом, исследование имеет важное прикладное значение: новая детальная карта мощности галактического рассеяния позволит ученым учитывать этот эффект для широкого круга задач современной астрофизики. «Я добавлю один конкретный пример, который у многих на слуху, — тень черной дыры, тот самый “оранжевый бублик” в центре нашей Галактики, который астрофизики обнародовали в конце мая 2022 года. Расстояние до этой черной дыры 27 тысяч световых лет, ее масса — примерно четыре миллиона масс Солнца.
Почему же астрономам понадобились годы на восстановление этой картинки? Как это ни печально, черная дыра спрятана от наблюдателей очень плотным облаком межзвездной плазмы; астрономы долгие долгие годы видели там только размытое пятно. Для того чтобы хоть что-то разглядеть, им пришлось сильно потрудиться и провести наблюдения на очень короткой волне: 1,3 мм», — подытожил Юрий Ковалев, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник МФТИ и ФИАН.