Первая трёхмерная карта межзвёздной среды раскрывает нестабильность 41% газа

Реконструкция охватила область диаметром в килопарсек вокруг Солнца с разрешением 2 парсека и продемонстрировала, что холодные облака «существуют» внутри оболочек из промежуточного газа, а не «висят в пустоте»

Наука и космос010:03

Классическая теория межзвёздной среды (ISM) изображала двухфазную картину: плотные холодные облака с температурой порядка 200 кельвинов и тёплая разрежённая среда примерно 7000 кельвинов, заполняющая пространство между ними. Газ в промежуточных тепловых состояниях считался кратковременной редкостью, которая практически мгновенно переходит в одну из стабильных фаз.

Проект P3D, который объединил данные о распределении пыли со спутника Gaia, трёхмерную модель дальнего ультрафиолетового излучения от массивных звёзд классов O и B, а также термохимическую модель нейтрального газа, впервые предоставил объёмную карту тепловых фаз локальной ISM — и картина оказалась иной.

Реконструкция охватила сферическую область диаметром в 1 килопарсек с центром на Солнце при шаге сетки 2 парсека. Выяснилось, что холодные облака не существуют изолированно в тёплой фазе — каждое окружено оболочкой из термически нестабильного газа с температурами от 300 до 6000 кельвинов. В пределах ±150 парсек от галактической плоскости массовая доля этой нестабильной фазы достигает 41% — больше, чем у холодной (27%) и тёплой (32%). Классическая модель не предсказывала такие цифры.

Авторы рассматривают полученные результаты как доказательство непрерывного динамического цикла: турбулентность и макроскопические токи постоянно «взбалтывают» среду, не позволяя газу оставаться в устойчивых состояниях. Отношение масс между фазами указывает на цикл времени порядка 2,9–6 миллионов лет — газ переходит из фазы в фазу практически с той же скоростью, с какой остывает.

Второй сюрприз касается внутренней структуры холодного газа. Функция плотности вероятности для холодной фазы оказалась неожиданно узкой — стандартное отклонение логарифмической плотности составило 0,485, а внутренние числа Маха не превышали полутора.

Это прямо противоречит моделям, заложенным во многие симуляции звездообразования. Широкие линии, наблюдаемые в 21-сантиметровых обзорах, вероятно, отражают не турбулентность внутри облака, а относительное движение облаков друг относительно друга.

P3D ставит перед собой цель проверить новый наблюдательный стандарт для численных магнитогидродинамических симуляций галактического диска. Тот факт, что почти половина нейтральной массы находится в промежуточном состоянии и постоянно перерабатывается, указывает на то, что холодный резервуар для будущих звёзд — это не статичное сырьё, а фаза в подвижном многофазном потоке. Это окажет прямое влияние на расчёты темпов звездообразования, эффективности коллапса облаков и начальной функции масс, в которых однофазное сверхзвуковое приближение больше не может считаться состоятельным.

Darth SaharaИсточники:arXivНаука и космос0космосАстрофизикаЗвездообразованиеМежзвёздная средаКосмическая пыльТелескоп GaiaМолекулярные облака10:03