Классическая модель межзвёздной среды (ISM) долгое время опиралась на двухфазную теорию. Считалось, что среда состоит из плотных холодных облаков с температурой около 200 кельвинов и разрежённой тёплой среды с температурой порядка 7000 кельвинов, заполняющей пространство между ними. Газ, находящийся в промежуточных температурных диапазонах, воспринимался как кратковременное состояние, которое быстро переходит в одну из стабильных фаз.
Новое исследование в рамках проекта P3D полностью изменило это представление. Учёные объединили данные о распределении пыли, полученные со спутника Gaia, с трёхмерными моделями дальнего ультрафиолетового излучения от массивных звёзд классов O и B, а также с термохимическими расчётами нейтрального газа. Результатом стала первая объёмная карта тепловых фаз локальной межзвёздной среды.
Реконструкция охватила область радиусом 1 килопарсек с центром в Солнечной системе, при этом разрешение сетки составило 2 парсека. Исследование показало, что холодные облака не изолированы в тёплом газе. Каждое из них окружено оболочкой из термически нестабильного вещества с температурами от 300 до 6000 кельвинов. В пределах ±150 парсек от галактической плоскости массовая доля этой нестабильной фазы достигает 41% — это больше, чем доля холодного (27%) и тёплого (32%) газа вместе взятых.
Авторы работы полагают, что эти данные указывают на наличие непрерывного динамического цикла. Турбулентность и масштабные потоки газа постоянно «взбалтывают» среду, не позволяя веществу надолго задержаться в устойчивых состояниях. Отношение масс между фазами предполагает, что полный цикл перехода газа занимает от 2,9 до 6 миллионов лет.
Ещё одним неожиданным открытием стала внутренняя структура холодного газа. Функция плотности вероятности для этой фазы оказалась значительно уже, чем предполагалось ранее: стандартное отклонение логарифмической плотности составило 0,485, а внутренние числа Маха не превысили 1,5. Это противоречит многим современным симуляциям процесса звездообразования. Наблюдаемые ранее широкие линии в 21-сантиметровом диапазоне, вероятно, обусловлены не внутренней турбулентностью облаков, а их относительным движением друг относительно друга.
Полученные результаты задают новый стандарт для численных магнитогидродинамических симуляций галактического диска. Становится очевидно, что холодный резервуар, из которого формируются будущие звёзды, — это не статичное сырьё, а фаза в динамичном потоке. Это открытие потребует пересмотра расчётов темпов звездообразования и эффективности коллапса молекулярных облаков, так как старые методы, основанные на однофазном сверхзвуковом приближении, больше не отражают реальную картину.
комментарии закрыты.