Khoảng 13,8 tỷ năm trước, vũ trụ của chúng ta được sinh ra trong một vụ nổ khổng lồ làm phát sinh các hạt hạ nguyên tử đầu tiên và các định luật vật lý như chúng ta biết. Sau khoảng 370.000 năm, hydro hình thành, khối cấu tạo cơ bản của các ngôi sao, hợp nhất hydro và heli trong bên trong của chúng để tạo thành tất cả các nguyên tố nặng hơn. Trong khi hydro vẫn là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, các đám mây khí hydro riêng lẻ có thể khó phát hiện trong môi trường giữa các vì sao (ISM).

Điều này gây khó khăn cho việc nghiên cứu giai đoạn đầu của quá trình hình thành sao, vốn sẽ cung cấp manh mối về sự tiến hóa của các thiên hà và vũ trụ. Một nhóm quốc tế do các nhà thiên văn học từ Viện thiên văn học Max Planck (MPIA) gần đây đã nhận thấy sự hiện diện của những sợi khí hydro nguyên tử khổng lồ trong thiên hà của chúng ta. Cấu trúc này, được gọi là “Maggie”, nằm cách xa khoảng 55.000 năm ánh sáng (ở phía bên kia của dải Ngân Hà) và là một trong những cấu trúc cao nhất từng được quan sát thấy trong thiên hà của chúng ta.

Nghiên cứu mô tả những phát hiện của họ gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Thiên văn học và vật lý thiên vănVà Dẫn đầu bởi Jonas Seid, Ph.D. Sinh viên tại MPIA. Ông đã được tham gia bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Vienna Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA), các Viện thiên văn vô tuyến Max Planck (MPIFR), Đại học Calgary, Đại học Heidelberg, Trung tâm Vật lý Thiên văn và Khoa học Hành tinh, các Argelander- Viện Thiên văn họcViện Khoa học Ấn Độ và NASAPhòng thí nghiệm lực đẩy phản lực (JPL)Phòng thí nghiệm lực đẩy phản lực).

Nghiên cứu dựa trên dữ liệu thu được Khảo sát đường tái tổ hợp HI / OH / của Dải Ngân hà (THOR), một phần mềm giám sát dựa trên Bộ sưu tập cực lớn của Karl G. Jansky (VLA) ở New Mexico. Sử dụng đĩa vô tuyến sóng centimet của VLA, dự án này nghiên cứu sự hình thành của các đám mây phân tử, sự chuyển đổi nguyên tử thành hydro phân tử, từ trường của thiên hà và các câu hỏi khác liên quan đến ISM và sự hình thành sao.

Mục đích cuối cùng là xác định cách thức hai đồng vị hydro phổ biến nhất hội tụ để tạo thành những đám mây dày đặc mọc thành những ngôi sao mới. Đồng vị bao gồm hydro nguyên tử (H), bao gồm một proton, một electron và không có neutron, và hydro phân tử (H).₂) bao gồm hai nguyên tử hydro được tổ chức với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Đám mây sau chỉ ngưng tụ lại thành những đám mây tương đối nhỏ và sẽ hình thành các vùng băng giá, nơi các ngôi sao mới cuối cùng xuất hiện.

Hình ảnh này cho thấy một phần của chế độ xem bên của Dải Ngân hà được đo bởi vệ tinh Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Dải tối bao gồm khí và bụi, có tác dụng dập tắt ánh sáng từ các ngôi sao hợp nhất. Trung tâm thiên hà của Dải Ngân hà được chỉ ra ở bên phải của hình ảnh và nó tỏa sáng rực rỡ bên dưới vùng tối. Hộp ở bên trái của trung tâm cho biết vị trí của các chủ đề “Maggie”. Cho biết sự phân bố của nguyên tử hydro. Màu sắc biểu thị các vận tốc khí khác nhau. Tín dụng: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller / J. Syd / MPIA

Quá trình chuyển đổi hydro nguyên tử thành hydro phân tử phần lớn vẫn chưa được biết đến, điều này đã làm cho sợi cực dài này trở thành một khám phá đặc biệt thú vị. Trong khi các đám mây khí phân tử lớn nhất được biết đến dài khoảng 800 năm ánh sáng, Magi dài 3.900 năm ánh sáng và rộng 130 năm ánh sáng. Như Syed đã giải thích trong một MPIA gần đây thông cáo báo chí:

“Chủ đề này đã góp phần vào thành công này. Chúng tôi vẫn chưa biết chính xác làm thế nào bạn đến đó. Nhưng sợi dây kéo dài khoảng 1.600 năm ánh sáng bên dưới mặt phẳng của Dải Ngân hà. Các quan sát cũng cho phép chúng tôi xác định vận tốc của khí hydro. Điều này cho phép chúng tôi chứng minh rằng các vận tốc dọc theo cầu chảy hầu như không khác nhau.“

Phân tích của nhóm cho thấy vật liệu trong dây tóc có vận tốc trung bình là 54 km / s^-1, mà họ chủ yếu xác định bằng cách đo so với chuyển động quay của đĩa Ngân hà. Điều này có nghĩa là bức xạ có bước sóng 21 cm (còn gọi là “dòng hydroHenrik Beuther, chủ tịch THOR và đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Các quan sát cũng cho phép chúng tôi xác định vận tốc của khí hydro. sợi tóc hầu như không khác nhau. “

Hình ảnh sai màu này cho thấy sự phân bố của nguyên tử hydro được đo ở bước sóng 21 cm. Đường gạch ngang màu đỏ đánh dấu đường dẫn của “Maggie”. tín dụng: c. Master / MPIA

Từ đó, các nhà nghiên cứu kết luận rằng Maggi là một cấu trúc mạch lạc. Những kết quả này đã xác nhận những quan sát được thực hiện một năm trước bởi Juan de Soler, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Vienna và đồng tác giả của bài báo. Khi nhận thấy sợi chỉ, ông đặt tên cho nó là con sông dài nhất ở quê hương Colombia: Río Magdalena (tiếng Anh: Margaret, hay “Maggie”). Mặc dù Maggie có thể đã được xác định trong đánh giá trước đây của Soler về dữ liệu THOR, nhưng chỉ có nghiên cứu hiện tại mới chứng minh được rằng đó là một cấu trúc mạch lạc.

Dựa trên dữ liệu được công bố trước đó, nhóm nghiên cứu cũng ước tính rằng Maggi chứa 8% hydro phân tử tính bằng một phần khối lượng. Khi kiểm tra kỹ hơn, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng khí tụ ở nhiều điểm khác nhau dọc theo dây tóc, dẫn đến kết luận rằng khí hydro đang tích tụ trong những đám mây lớn tại những địa điểm đó. Họ cũng dự đoán rằng khí nguyên tử sẽ dần dần ngưng tụ thành dạng phân tử trong những môi trường đó.

“Tuy nhiên, nhiều câu hỏi vẫn chưa được giải đáp,” Syed nói thêm. “Dữ liệu bổ sung, mà chúng tôi hy vọng sẽ cung cấp thêm manh mối về phần khí phân tử, đang chờ được phân tích.” May mắn thay, một số đài quan sát không gian và trên mặt đất sẽ sớm đi vào hoạt động, và các kính thiên văn sẽ được trang bị để nghiên cứu những sợi tơ này trong tương lai. Bao gồm các Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) và các cuộc thăm dò trên đài phát thanh như mảng km vuông (SKA), cho phép chúng ta xem thời kỳ sớm nhất của vũ trụ (“bình minh vũ trụ”) Và những ngôi sao đầu tiên trong thế giới của chúng ta.

Ban đầu được đăng trong vũ trụ ngày nay.

Để biết thêm thông tin về nghiên cứu này, hãy xem Một cấu trúc hình sợi khổng lồ – dài 3.900 năm ánh sáng – đã được phát hiện trong Dải Ngân hà.

Tham khảo: “Maggie filaments”: tính chất vật lý của một đám mây nguyên tử khổng lồ “của J. Syed, J. D. Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, J.D 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 và H. Linz, 20 tháng 12 năm 2021, Có sẵn tại đây. Thiên văn học và vật lý thiên văn.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265