Опубликованы первые результаты обзора галактики Водоворот на наличие специфических соединений, указывающих на присутствие плотных облаков газа. На основе этих данных ученые проведут первые глубокие исследования условий формирования звезд в другой галактике.
Распределение N2H+ в галактике Водоворот. Больше всего этого соединения в холодных и плотных газовых облаках / © Thomas Müller, S. Stuber et al., NASA, ESA, S. Beckwith, Hubble Heritage Team
Чтобы оценить общее распределение молекул в том или ином регионе космоса, ученые часто используют показатель наличия CO. К сожалению, как показали исследования, он не подходит для поиска плотных областей звездообразования.
Вместо него астрономы начали искать синильную кислоту (HCN), но и тут возникли сомнения в ее эффективности как индикатора плотных газовых облаков. Следом выбор пал на N2H+, которое удалось засечь в нескольких молекулярных облаках Млечного Пути.
Дело в том, что в присутствии CO соединение N2H+ распадается, но места звездообразования, как правило, самые холодные в космосе. В таких условиях оксид углерода замерзает, а вот N2H+ продолжает оставаться в исходной форме. И все же из-за плотности этих облаков его излучение чрезвычайно слабо — слабее синильной кислоты, поэтому поиск N2H+ за пределами нашей Галактики ограничивается небольшими областями отдельных галактик.
Тем примечательнее новая работа, в которой астрономам из Института астрономии Макса Планка и Боннского университета (Германия) удалось построить карту распределения N2H+ во всей центральной области галактики Водоворот. Данные собирали с помощью радиотелескопа NOEMA. Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Галактика Водоворот, или M51 — массивная спиральная галактика, расположенная в 8,52 мегапарсека от нас (27,8 миллиона световых лет). Для сравнения: Андромеда находится в 0,778 мегапарсека.
Авторы нового исследования сравнили соотношение N2H+, HCN и CO в разных областях Водоворота. В спиральных рукавах интенсивность излучения N2H+ и синильной кислоты усиливается и растет одновременно, то есть оба параметра — хорошие индикаторы плотности газа в таких областях, чего не скажешь о центральном регионе галактики.
В центральной области яркость HCN заметно расходится с N2H+, то есть какие-то процессы там влияют на HCN, но не затрагивают N2H+. Ученые предположили, что причиной может быть близость к активному галактическому ядру галактики.
Получается, N2H+ действительно лучший индикатор наличия плотных облаков газа, в которых обычно протекает звездообразование. К сожалению, как показала новая работа, излучение N2H+ в среднем в пять раз слабее излучения синильной кислоты и примерно в 80 слабее излучения CO. Значит, для создания таких карт N2H+ требуется значительно более продолжительные наблюдения.
«Спектральные линии разных молекул позволяют нам сделать точные выводы о физических свойствах газа, например о его плотности. Это, в свою очередь, дает возможность детально исследовать, какие условия межзвездного пространства способствуют звездообразованию внутри галактик. У нас впервые есть возможность исследовать таким образом большие области галактик, причем с более высоким разрешением, чем когда-либо, — до такой степени, что мы можем разглядеть отдельные регионы звездообразования», — прокомментировал исследование один из руководителей программы профессор Франк Бигиэль (Frank Bigiel).
