Hidrojen Filamenti 3.900 Işıkyılı Uzunluğunda

Yaklaşık 13,8 milyar yıl önce Evrenimiz, ilk atom altı parçacıkların ve bildiğimiz fizik yasalarının ortaya çıkmasına neden olan büyük bir patlamada doğdu. Yaklaşık 370.000 yıl sonra, tüm ağır elementleri oluşturmak için içlerinde hidrojen ve helyumu birleştiren yıldızların yapı taşı olan hidrojen oluştu. Hidrojen Evrendeki en yaygın element olmaya devam ederken, yıldızlararası ortamda (ISM) tek tek hidrojen gazı bulutlarını tespit etmek zor olabilir.

Bu, galaksilerin ve kozmosun evrimi hakkında ipuçları sunacak olan yıldız oluşumunun erken evrelerini araştırmayı zorlaştırıyor. Gökbilimciler tarafından yönetilen uluslararası bir ekip Max Planck Astronomi Enstitüsü (MPIA) yakın zamanda galaksimizde büyük bir atomik hidrojen gazı filamenti fark etti. “Maggie” olarak adlandırılan bu yapı, yaklaşık 55.000 ışıkyılı uzaklıkta (Maggie’nin diğer tarafında) bulunuyor. Samanyolu) ve galaksimizde şimdiye kadar gözlemlenen en uzun yapılardan biridir.

Son zamanlarda dergide yer alan bulgularını açıklayan çalışma Astronomi ve Astrofizik, Jonas Syed, Ph.D. tarafından yönetildi. MPIA’da öğrenci. Viyana Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından katıldı. Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi (CfA), Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü (MPIFR), Calgary Üniversitesi, Universität Heidelberg, Astrofizik ve Gezegen Bilimi Merkezi, Argelander-Astronomi Enstitüsü, Hindistan Bilim Enstitüsü ve NASAJet Tahrik Laboratuvarı (JPL).

Araştırma, kurum tarafından elde edilen verilere dayanmaktadır. Samanyolu’nun HI/OH/Rekombinasyon hattı araştırması (THOR), dayalı bir gözlem programı Karl G. Jansky Çok Büyük Dizi (VLA) New Mexico’da. VLA’nın santimetre dalga radyo çanaklarını kullanan bu proje, moleküler bulut oluşumunu, atomik hidrojenin moleküler hidrojene dönüşümünü, galaksinin manyetik alanını ve ISM ve yıldız oluşumuyla ilgili diğer soruları inceler.

Nihai amaç, en yaygın iki hidrojen izotopunun yeni yıldızlara yükselen yoğun bulutlar oluşturmak için nasıl birleştiğini belirlemektir. İzotoplar, bir proton, bir elektron ve nötron içermeyen atomik hidrojen (H) ve moleküler hidrojen (H) içerir.₂) bir kovalent bağ ile bir arada tutulan iki hidrojen atomundan oluşur. Sadece ikincisi, sonunda yeni yıldızların ortaya çıktığı soğuk bölgeler geliştirecek olan nispeten kompakt bulutlarda yoğunlaşır.

Bu görüntü, ESA’nın Gaia uydusu tarafından ölçülen Samanyolu’nun yandan görünümünün bir bölümünü göstermektedir. Karanlık bant, gömülü yıldızlardan gelen ışığı azaltan gaz ve tozdan oluşur. Samanyolu’nun Galaktik Merkezi, görüntünün sağ tarafında, karanlık bölgenin altında parlak bir şekilde parlıyor. Ortanın solundaki kutu, “Maggie” filamentinin yerini işaretler. Atomik hidrojenin dağılımını gösterir. Renkler gazın farklı hızlarını gösterir. Kredi: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syed/MPIA

Atomik hidrojenin moleküler hidrojene nasıl geçiş yaptığı süreci hala büyük ölçüde bilinmiyor, bu da bu olağanüstü uzun filamenti özellikle heyecan verici bir keşif haline getirdi. Bilinen en büyük moleküler gaz bulutları tipik olarak yaklaşık 800 ışıkyılı uzunluğundayken, Maggie 3.900 ışıkyılı uzunluğunda ve 130 ışıkyılı genişliğindedir. Syed’in yakın tarihli bir MPIA’da açıkladığı gibi basın bülteni:

“Bu filamentin konumu bu başarıya katkıda bulunmuştur.. Oraya nasıl geldiğini henüz tam olarak bilmiyoruz. Ancak filament, Samanyolu düzleminin yaklaşık 1600 ışıkyılı altına uzanıyor. Gözlemler ayrıca hidrojen gazının hızını belirlememize izin verdi.. Bu, filament boyunca hızların çok az farklı olduğunu göstermemize izin verdi.”

Ekibin analizi, filamentteki maddenin ortalama 54 km/s hıza sahip olduğunu gösterdi.^-1esas olarak Samanyolu diskinin dönüşüne karşı ölçerek belirlediler. Bu, 21 cm dalga boyundaki radyasyonun (aka. “hidrojen hattı“) kozmik arka planda görülebiliyordu, bu da yapıyı fark edilebilir hale getiriyordu. THOR’un başkanı ve çalışmanın yazarlarından biri olan Henrik Beuther, “Gözlemler ayrıca hidrojen gazının hızını belirlememize de izin verdi” dedi. “Bu, filament boyunca hızların neredeyse hiç farklı olmadığını göstermemize izin verdi.”

Bu sahte renkli görüntü, 21 cm’lik bir dalga boyunda ölçülen atomik hidrojenin dağılımını göstermektedir. Kırmızı kesikli çizgi “Maggie” filamentini izler. Kredi bilgileri: J. Syed/MPIA

Bundan, araştırmacılar Maggie’nin tutarlı bir yapı olduğu sonucuna vardılar. Bu bulgular, Viyana Üniversitesi’nden astrofizikçi ve makalenin ortak yazarı Juan D. Soler tarafından bir yıl önce yapılan gözlemleri doğruladı. Filamenti gözlemlediğinde, onu anavatanı Kolombiya’daki en uzun nehirden sonra adlandırdı: Río Magdalena (Anglicized: Margaret veya “Maggie”). Maggie, Soler’in THOR verileriyle ilgili daha önceki değerlendirmesinde fark edilebilir olsa da, yalnızca mevcut çalışma, bunun tutarlı bir yapı olduğunu şüpheye yer bırakmayacak şekilde kanıtlıyor.

Ekip, daha önce yayınlanmış verilere dayanarak, Maggie’nin kütle fraksiyonu ile %8 moleküler hidrojen içerdiğini de tahmin etti. Ekip daha yakından incelendiğinde, gazın filament boyunca çeşitli noktalarda birleştiğini fark etti ve bu da onları, hidrojen gazının bu yerlerde büyük bulutlar halinde biriktiği sonucuna varmalarına yol açtı. Ayrıca, atomik gazın bu ortamlarda yavaş yavaş moleküler bir forma yoğunlaşacağını tahmin ediyorlar.

Syed, “Ancak, birçok soru cevapsız kaldı” diye ekledi. Moleküler gazın fraksiyonu hakkında bize daha fazla ipucu vereceğini umduğumuz ek veriler zaten analiz edilmeyi bekliyor.” Neyse ki, birkaç uzay tabanlı ve yer tabanlı gözlemevi yakında faaliyete geçecek, gelecekte bu filamentleri incelemek için donatılacak teleskoplar. Bunlar şunları içerir: James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ve radyo anketleri gibi Kilometre Kare Dizisi (SKA), Evrenin en erken dönemini görmemizi sağlayacak (“kozmik şafak“) ve Evrenimizdeki ilk yıldızlar.

Orijinal olarak yayınlandı Bugün Evren.

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Devasa İplik Yapısı – 3900 Işıkyılı Uzunluğu – Samanyolu’nda Keşfedildi.

Referans: J. Syed, JD Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, JD Henshaw, M. Riener, S. Bialy, S. Rezaei Kh., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klessen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore ve H. Linz, 20 Aralık 2021, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202141265