Maždaug po 370 000 metų susiformavo vandenilis – žvaigždžių, kurių viduje vandenilis ir helis susilieja ir sukuria visus sunkesnius elementus, statybinis elementas. Nors vandenilis tebėra labiausiai paplitęs elementas Visatoje, aptikti atskirus vandenilio dujų debesis tarpžvaigždinėje terpėje gali būti sunku.
Dėl to sunku ištirti ankstyvuosius žvaigždžių formavimosi etapus, kurie padėtų sužinoti apie galaktikų ir kosmoso evoliuciją.
Tarptautinė komanda, vadovaujama astronomų iš Maxo Plancko astronomijos instituto (MPIA), neseniai mūsų galaktikoje pastebėjo didžiulę atominio vandenilio dujų giją. Ši struktūra, pavadinta „Maggie“, yra maždaug už 55 000 šviesmečių (kitoje Paukščių Tako galaktikos pusėje) ir yra viena ilgiausių kada nors stebėtų struktūrų mūsų galaktikoje.
Tyrimui, kuriame aprašomi jų rezultatai ir kuris neseniai pasirodė žurnale „Astronomy & Astrophysics“, vadovavo MPIA doktorantas Jonas Syed'as.
Prie jo prisijungė mokslininkai iš Vienos universiteto, Harvardo-Smitsono astrofizikos centro (CfA), Maxo Plancko radijo astronomijos instituto (MPIFR), Kalgario universiteto, Heidelbergo universiteto, Astrofizikos ir planetų mokslo centro, Argelanderio astronomijos instituto, Indijos mokslo instituto ir NASA Reaktyvinių variklių laboratorijos (JPL).
Tyrimai pagrįsti duomenimis, gautais vykdant Paukščių Tako HI/OH/Rekombinacijos linijų apžvalgą (THOR) – stebėjimo programą, kuri remiasi Karl'o G.Jansky Labai dideliu radioteleskopu (angl. Very Large Array, VLA) Naujojoje Meksikoje.
Naudojant VLA centimetrinių bangų antenas, šiame projekte tiriamas molekulinių debesų formavimasis, atominio vandenilio virtimas molekuliniu, galaktikos magnetinis laukas ir kiti su tarpžvaigždine terpe ir žvaigždžių formavimusi susiję klausimai.
Galutinis tikslas – nustatyti, kaip du labiausiai paplitę vandenilio izotopai susilieja ir sukuria tankius debesis, iš kurių susiformuoja naujos žvaigždės. Šiuose izotopuose yra atominio vandenilio (H), sudaryto iš vieno protono, vieno elektrono ir nei vieno neutrono, ir molekulinio vandenilio (H2) arba deuterio, sudaryto iš vieno protono, vieno neutrono ir vieno elektrono.
Tik pastarasis kondensuojasi į santykinai kompaktiškus debesis, kuriuose susiformuoja užšalusios sritys ir ten galiausiai atsiranda naujos žvaigždės.
Atominio vandenilio perėjimo į molekulinį vandenilį procesas vis dar iš esmės nežinomas – todėl ši nepaprastai ilga gija yra ypač įdomus atradimas.
Didžiausi žinomi molekulinių dujų debesys paprastai būna apie 800 šviesmečių ilgio, o „Maggie“ – 3900 šviesmečių ilgio ir 130 šviesmečių pločio.
Komandos atlikta analizė parodė, kad medžiagos vidutinis greitis gijoje yra 54 km/s-1, kurį jie nustatė daugiausia matuodami pagal Paukščių Tako disko sukimosi greitį. Tai reiškė, kad 21 cm bangos ilgio spinduliuotė (dar vadinama „vandenilio linija“) buvo matoma kosminiame fone, todėl struktūrą buvo galima pastebėti.
„Stebėjimai taip pat leido nustatyti vandenilio dujų greitį, – sakė THOR vadovas ir vienas iš tyrimo bendraautorių Henrik'as Beuther'is. – Tai leido mums parodyti, kad greičiai išilgai gijos beveik nesiskiria“.
Iš to tyrėjai padarė išvadą, kad „Maggie“ yra vientisa struktūra. Šios išvados patvirtino prieš metus Vienos universiteto astrofiziko Juano D. Solerio, šio straipsnio bendraautoriaus, atliktus stebėjimus.
Kai jis pastebėjo giją, pavadino ją savo gimtosios Kolumbijos ilgiausios upės vardu – Río Magdalena (angl. Margaret arba „Maggie“). Nors „Maggie“ buvo atpažįstama ankstesniame J.D.Solerio THOR duomenų vertinime, tik dabartinis tyrimas neabejotinai įrodo, kad tai yra vientisa struktūra.
Remdamasi anksčiau paskelbtais duomenimis, komanda taip pat apskaičiavo, kad „Maggie“ sudėtyje yra 8 proc. molekulinio vandenilio.
Atidžiau pažvelgusi komanda pastebėjo, kad dujos susilieja įvairiose gijos vietose – todėl padarė išvadą, kad tose vietose vandenilio dujos kaupiasi į didelius debesis. Jie taip pat spėja, kad atominės dujos tose aplinkose palaipsniui kondensuojasi į molekulinę formą.
„Tačiau daugybė klausimų lieka neatsakyti, – teigia J.Syedas. – Papildomi duomenys, kurie, tikimės, suteiks daugiau informacijos apie molekulinių dujų dalį, jau laukia analizės“.
Laimei, netrukus pradės veikti kelios kosminės ir antžeminės observatorijos – teleskopai, kurie ateityje bus pritaikyti šioms gijoms tirti. Tarp jų – Jameso Webbo kosminis teleskopas ir radijo tyrimai – pavyzdžiui Kvadratinio kilometro radioteleskopas (SKA), kuris leis stebėti patį ankstyviausią Visatos laikotarpį („Kosminę aušrą“) ir pirmąsias mūsų Visatos žvaigždes.
Parengta pagal „Science Alert“.
