Астрономы впервые напрямую измерили скорость горячего газа, вырывающегося из центра галактики M82. Оказалось, что он движется быстрее 800 километров в секунду. Это достаточно быстро, чтобы запускать мощный, но более холодный галактический ветер, наблюдаемый в этой галактике. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
M82 находится примерно в 12 миллионах световых лет от Земли в созвездии Большая Медведица. Сейчас эта галактика испытывает мощный всплеск звёздообразования. Звёзды в ней рождаются примерно в десять раз быстрее, чем в нашем Млечном пути.
Интенсивное звездообразование и многочисленные взрывы сверхновых вблизи галактического центра создают мощные ударные волны и нагревают межзвёздный газ до экстремально высоких температур. Согласно классической модели, именно этот перегретый газ должен запускать мощный поток вещества - так называемый галактический ветер. Он выдувает газ и пыль из центральных областей галактики. Однако до недавнего времени астрономы не могли напрямую измерить скорость этого горячего вещества.
Недавно, благодаря спектрометру Resolve космической рентгеновской обсерватории XRISM, удалось получить новые данные с высоким спектральным разрешением. Этот инструмент позволил изучить рентгеновское излучение горячего вещества в центре галактики. По интенсивности рентгеновских линий железа учёные определили температуру газа. Она составила примерно 25 миллионов градусов, что довольно близко к теоретическим оценкам. Такой нагрев в центральной области создаёт сильное давление, которое выталкивает газ во внешние области. Галактический ветер возникает по тому же принципу, по которому ветры формируются в атмосфере Земли: газ движется из области высокого давления в область низкого.
Скорость потока удалось измерить по ширине линий железа в спектре. Движение источника излучения приводит к изменению частоты или длины волны. В случае M82 горячий газ движется в противоположных направлениях от центра галактики, что «растягивает» спектральную линию. По её ширине исследователи и определили скорость потока.
Оказалось, что горячий газ движется даже быстрее, чем предполагали некоторые модели, и обладает достаточной энергией, чтобы растолкать окружающее центр галактики вещество и создать наблюдаемый холодный галактический ветер. Ранее учёные полагали, что важную роль в этом процессе могут играть космические лучи. Это быстрые заряженные частицы, которые также способны оказывать давление на межзвёздный газ. Но новые данные показывают, что холодный галактический ветер может образовываться и без их воздействия.
По оценкам исследователей, центральная область M82 ежегодно выбрасывает количество газа, эквивалентное примерно семи солнечным массам.
Астрономы надеются, что дальнейшие наблюдения XRISM помогут уточнить модели галактик со вспышками звездообразования. Такие процессы играют важную роль в эволюции галактик, поскольку мощный галактический ветер способен выдуть межзвёздный газ далеко за пределы галактического диска. А ведь это основное «топливо» для рождения новых звёзд.