Астрономы обнаружили водородный ореол вокруг нашей Галактики

Астрономы Университета Аризоны, профессор Деннис Заритски (Dennis Zaritsky) и аспирант Хуан Чжан (Huanian Zhang), обобщив данные о наблюдениях с Земли 732225 галактик, сообщили об открытии водородного облака, образующего обширный ореол вокруг Млечного Пути. Для наблюдений использовался 2,5-метровый телескоп Sloan Digital Sky Survey.

Такие же объекты ранее наблюдались у других галактик и поэтому предполагалось, что такое же гало есть и у нашей. Но его никто еще не обнаруживал экспериментально, что немудрено, ведь речь об объекте, окружающем нас со всех сторон. Попытки реконструировать его форму и другие характеристики напоминают рисование чертежа дома по результатам наблюдений из одной из комнат. Между тем дело представляется важным по причинам в буквальном смысле вселенского масштаба.

Астрономы давно знают, что характерные части типичной спиральной галактики, такой как наш Млечный Путь, — центральная выпуклость, окруженная диском и спиральными рукавами, которые включают только меньшую часть ее действительной массы. Предполагается, что большая часть недостающего состоит из так называемой темной материи, выведенной «на кончике пера», но еще не обнаруженной, которая, как считается, преобладает во Вселенной. Темная материя не излучает электромагнитных волн и не взаимодействует с «нормальной» материей (которую ученые называют барионной), поэтому невидима для нас. Считается, что темное вещество типичной галактики сосредоточено в более или менее сферическом ореоле, диаметр которого в 10–30 раз превышает расстояние между центром нашей Галактики и Солнцем.

«Мы определяем его существование посредством динамического моделирования галактик, — поясняет доктор Зарицки. — И поскольку соотношение нормальной и темной материй сейчас хорошо известно, например, по измерениям космического микроволнового фона, мы имеем хорошее представление о том, сколько барионной материи должно быть в гало. Но когда мы складываем все, что нам удается видеть с помощью наших инструментов, мы получаем только половину того, что ожидаем. Там должно быть много барионного вещества, ожидающего обнаружения».

«В галактике есть облака водорода, о которых мы давно знаем, — облака с высокой скоростью, — продолжает Зарицки. — Они были обнаружены с помощью радионаблюдений, и это действительно облака — вы видите край, и они движутся, но их общая масса мала, поэтому они не могут быть доминирующей формой водорода».

В поисках недостающей материи ученые исследовали ранее полученные другими специалистами спектры галактик. В них искались спектральные линии водорода, соответствующие тому, что ученые ожидали увидеть, — водород в том же состоянии, в каком он находится в гало других галактик.

Главная проблема, с которой сталкивались ученые, была все той же — нахождение места наблюдения внутри наблюдаемого объекта. «Когда мы видим нечто повсюду, оно может быть очень близко к нам или очень далеко, мы не знаем», — говорит Зарицки.

Именно для преодоления этой трудности и потребовались более 700 тысяч спектров, охватывающих практически весь видимый небосвод. В том случае, если бы «засветившийся» в них водород был бы частью галактического диска, он вращался бы вокруг центра галактики примерно так же, как Солнечная система, и был бы практически неподвижен относительно точки наблюдения. В том же случае, если газ образует гало вокруг галактики, отдельные его участки должны приближаться к наблюдателю или отдаляться от него соответственно своему положению в пространстве. Именно это и было обнаружено при анализе данных.

«Действительно, в одном направлении мы видим газ, идущий к нам, и в обратном направлении мы видим удаляющийся от нас, — отмечает Зарицки. — Это говорит нам, что газ не находится в диске нашей Галактики, а должен быть в гало».

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.