Внешний диск Млечного Пути покрыт гигантскими «рябями»

Галактический варп — это крупный изгиб диска, при котором его внешние области отклоняются от центральной плоскости. Однако одной такой плавной формы оказалось недостаточно, чтобы объяснить положение наблюдаемых газовых облаков.

Учёные проанализировали трёхмерный каталог, включавший более 30 000 молекулярных облаков. Данные были получены в рамках обзора Milky Way Imaging Scroll Painting, или MWISP, с помощью 13,7-метрового миллиметрового телескопа Пурпурной горной обсерватории. Телескоп регистрировал излучение угарного газа в северной части галактической плоскости.

Сначала команда построила модель крупномасштабного варпа диска. Затем исследователи изучили оставшиеся вертикальные отклонения после удаления этого плавного компонента. Вместо случайного набора смещений они увидели связные волнообразные структуры, протянувшиеся по внешнему молекулярному диску.

Иными словами, внешний Млечный Путь можно описать как изогнутый диск, поверх которого проходят дополнительные вертикальные волны.

Как угарный газ помог увидеть структуру

Холодные молекулярные облака трудно изучать в видимом свете: плотная пыль закрывает значительную часть галактического диска. Угарный газ, или CO, служит удобным индикатором такого вещества. Его спектральное излучение позволяет находить молекулярный газ, включая холодные области, связанные со средой формирования звёзд.

В рамках MWISP телескоп одновременно наблюдает спектральные переходы J=1–0 изотопов ^12CO, ^13CO и C^18O. Спектральные линии несут не только информацию о наличии газа, но и о его скорости. Объединив эти данные с координатами облаков, исследователи смогли восстановить их распределение в трёх измерениях и оценить, насколько каждое облако находится выше или ниже смоделированной галактической плоскости.

Большой объём выборки оказался принципиально важен: данные о десятках тысяч облаков позволили отличить связанную крупномасштабную закономерность от нерегулярного расположения отдельных облаков.

Почему сначала пришлось убрать варп

Если бы каждое вертикальное отклонение сразу относили к общему изгибу диска, более мелкая структура могла бы остаться незаметной. Поэтому исследователи сначала описали широкий плавный изгиб, а затем проверили, что остаётся после его вычитания.

Получившийся рисунок показал, что одного варпа недостаточно. Остаточные колебания были организованы настолько последовательно, что стали похожи на систему складок — волн, наложенных на крупную форму диска. Поэтому открытие не просто уточняет параметры известного варпа, а меняет само представление о внешней части Млечного Пути.

Откуда могли взяться эти волны

Исследователи предполагают, что обнаруженные структуры могут быть изгибающими волнами, вызванными внешними гравитационными воздействиями — например, сближениями Млечного Пути с галактиками-спутниками или карликовыми галактиками.

Если такая интерпретация подтвердится, волны могут сохранять следы прошлых взаимодействий нашей Галактики и показывать, как вызванные ими возмущения распространялись по внешнему диску.

При этом речь пока идёт о возможном объяснении, а не о доказанном виновнике. Доступные данные не позволяют назвать конкретную галактику-спутник источником ряби.

Почему это важно

Новые структуры дают астрономам дополнительный инструмент для изучения трёхмерного строения Млечного Пути. Внешний диск теперь нельзя рассматривать как почти неподвижную поверхность с одним широким изгибом: в газе, из которого формируются будущие звёзды, одновременно существуют крупномасштабный варп и наложенные на него волны.

Форма, масштаб и связность этих структур также могут помочь проверить модели гравитационных взаимодействий и изгибов галактических дисков. В перспективе это позволит больше узнать о возмущениях, которые Млечный Путь пережил в прошлом, и о том, как он продолжает меняться.

Главный вывод на данный момент остаётся наблюдательным: внешний молекулярный диск Млечного Пути содержит широкомасштабную вертикальную рябь в дополнение к общему изгибу. Чтобы установить, какое именно взаимодействие — или сочетание нескольких процессов — породило эти волны, потребуются дальнейшие наблюдения и моделирование.