В Андромеді знайшли 118 гігантських бульбашок від наднових — вони підтримують турбулентність галактики

Астрономи склали один із найповніших каталогів гігантських газових порожнин у галактиці Андромеди й виявили 118 так званих супербульбашок. Це великі оболонки нейтрального водню, які роздуваються серіями вибухів наднових і потужними зоряними вітрами. Аналіз показав, що енергії таких структур достатньо, щоб пояснити значну частину турбулентного руху газу в галактичному диску.

Турбулентність міжзоряного середовища має ключове значення для життя галактики. Вона впливає на те, як газ стискається у молекулярні хмари, де народжуються нові зорі, як розподіляється речовина по диску та наскільки ефективно енергія від молодих зір передається навколишньому середовищу. Протягом десятиліть наднові вважали одним із головних джерел цієї енергії, але без повної карти великих газових оболонок було важко перевірити, чи вистачає їхнього внеску в масштабах цілої галактики.

Поєднання двох радіотелескопів дало повну картину

Для дослідження використали спостереження китайського радіотелескопа FAST і мережі антен Jansky Very Large Array. Ці інструменти мають різні сильні сторони. Інтерферометр VLA добре розрізняє дрібні деталі, тоді як велика одиночна антена FAST чутлива до протяжного випромінювання, яке інтерферометри можуть частково втрачати. Поєднання даних дозволило одночасно бачити великомасштабну структуру нейтрального водню та внутрішні деталі оболонок.

У диску Андромеди команда ідентифікувала 118 супербульбашок із динамічним віком до приблизно 40 мільйонів років. Такий діапазон добре відповідає періоду, протягом якого зоряне скупчення може переживати послідовність вибухів масивних зір. Кожна наднова додає енергію вже існуючій порожнині, і з часом окрема структура може розростися на сотні або навіть тисячі світлових років.

Особливо важливим стало порівняння двох незалежних величин. Дослідники оцінили, скільки кінетичної енергії наднові через супербульбашки передають газу, а окремо — з якою швидкістю турбулентна енергія має розсіюватися. Обидва показники виявилися близькими не лише за загальною величиною, а й за просторовим розподілом у диску галактики.

Наднові справді можуть «розгойдувати» цілу галактику

Такий збіг підсилює гіпотезу, що колективна дія наднових є достатнім механізмом для підтримання галактичної турбулентності. Це не означає, що інших джерел немає: рух газу можуть посилювати гравітаційні нестійкості, взаємодія зі спіральною структурою, падіння зовнішньої речовини та інші процеси. Але тепер внесок наднових можна кількісно співвіднести з реальними енергетичними потребами міжзоряного середовища.

Андромеда особливо зручна для такого тесту, тому що це найближча до Чумацького Шляху велика спіральна галактика. Ми бачимо її диск під кутом, який дозволяє простежити багато структур у нейтральному водні, але при цьому вона достатньо близька для детального картографування. Отримані результати можна використовувати як еталон для порівняння з іншими галактиками.

У ширшому сенсі робота повʼязує короткочасну подію — вибух окремої зорі — з процесами на масштабі всієї галактики. Серії наднових створюють бульбашки, бульбашки передають енергію газу, а турбулентний газ визначає умови для наступного покоління зір. Так виникає зворотний звʼязок, через який зоряна еволюція сама впливає на темп і місце майбутнього зореутворення.