Ovo je jedan od prvih ovogodišnjih članaka sa sajta NASA-inog Rendgenskog opservatorija Chandre. Tematski je povezan s onim što se moglo vidjeti u članku/objavi https://www.facebook.com/groups/491081377648373/posts/9062549743834784/ 

Prva, kompozitna slika je objašnjena na dnu članku, dok su ostale priložene fotografije komponente od kojih je ona sastavljena. Animacije nisu posebno komentirane, ali one uglavnom objašnjavaju same sebe. Jedna prikazuje tomografiju oblaka Štapovi, a druga - po svoj prilici - oblaka Kamen. 

Jeka rendgenskih zraka otkriva prostornu građu molekularnih oblaka u središu naše galaktike

Istraživači Sveučilišta Connecticuta su načinili prvu prostornu kartu zvjezdotvornih oblaka plina u jednom od najekstremnijih okoliša u našoj galaktici. Oni su usto proučavali i jednu raniju provalu iz supermasivne crne jame u središtu Mliječnog Puta, označene sa Strijalac A* (Sgr A*).

Središte galaktike Mliječni Put je ekstremni okoliš u kojemu su temperature, gustoće i vrtloženja plina oko deset puta veći od onih u ostatku galaktike. Plin koji dotječe u to središnje područje može ponekad pronaći put i do supermasivne crne jame u samom središtu. Dok se Sgr A* hrani tim materijalom, ona proizvodi provale rendgenskih zraka koje se od nje šire u svim smjerovima. To zračenje onda fluorescentno međudjeluje s molekularnim oblacima u središtu galaktike, u kojima nastaju nove zvijezde. Dok rendgenske zrake napreduju kroz prostor, one obasjavaju krišku po krišku molekularnih oblaka, poput rendgenskog skenera.

Tu novu tehniku rendgenske tomografije, kojima su načinjene prostorne karte dvaju molekularnih oblaka u središtu galaktike, nazvanih oblaci Kamen i Štapovi, razvile su Danya Alboslani, fizičarka iz Sveučilišta Connecticuta, i Samantha Brunker, članica Laboratorija za Mliječni Put istog sveučilišta, kojega vodi profesorica fizike Cara Battersby. Te su karte prvi prikazi molekularnih oblaka u galaktičkom središtu načinjeni u sve tri prostorne dimenzije. Alboslani je pojedinosti o ovom istraživanju iznijela u predstavljanju na 245. sastanku Američkog astronomskog društva, dana 14. siječnja 2025. g. Skup je održan u National Harboru. Istoga dana, dva znanstvena rada o istraživanju su postala dostupna na Internetu.

"Mi možemo proučavati procese u Središnjoj molekularnoj zoni (engl. krat. CMZ) Mliječnog Puta i ono što o njima doznamo iskoristiti da upoznamo druge ekstremne okolište. I dok mnoge druge, daleke galaktike posjeduju slične okoliše, one su predaleko od nas da bismo ih mogli iscrpno istraživati. Upoznavajući bolje našu vlastitu galaktiku, mi isto tako učimo i o tim dalekim galaktikama koje današnjim teleskopima ne možemo detaljno razlučiti", kaže Alboslani.

Alboslani je pojasnila da je Sgr A* u prošlosti prolazila kroz razdoblja intenzivne aktivnosti, tijekom kojih je proizvodila provale rendgenskih zraka. Kada su te zrake počele stizati do Zemlje, mi nismo raspolagali rendgenskim teleskopima. Međutim, one su i međudjelovale s materijalom u CMZ-i. "Oblaci su upijali rendgenske zrake koje su stizale iz Sgr A*, da bi ih onda ponovno odašiljali u svemir u svim smjerovima. Dio tih rendgenskih zraka je bio upućen prema nama, a među njima je i jedna osobita energijska razina od 6,4 elektronvolta, kakvu odašilju neutralni atomi željeza, a za koju je ustanovljeno da je povezana s gustim dijelovima oblaka molekularnog plina", kaže Alboslani. (Energiju od 6,4 eV imaju fotoni ultraljubičastog svjetla. Rendgenski fotoni imaju energije veće od 100 eV. Prim. prev.) "Rendgenske zrake iz crne jame u središtu se prostiru prema vani i pri tom nailaze s oblake u CMZ-i. Tijekom vremena, one obasjavaju različite djelove oblaka, skenirajući ga poput tomografa." Kako je središte galaktike puno prašine, vidljivo svjetlo teško prolazi tim dijelom svemira, ali rendgenske zrake odaslane za trajanja intenzivnog nakupljanja tvari (akrecije) oko supermasivne crne jame mogu biti viđene!

Znanstveni rad kojemu je autorica Alboslani, usredotočen je na molekularni oblak nazvan Kamen (Stone), dok se rad kojega potpisuje Brunker bavi oblakom Štapovi (Sticks). "Opća morfološka podudarnost, a osobito preklapanje najgušćih područja uočenih u rendgenskim zrakama, odnosno spektralnom analizom molekularnih oblaka, zbilja je zapanjujuća. Ovo je prvi put da je takva podudarnost dobivena u ovako finim razmjerima", kaže Brunker.

Kako bi načinile svoje trodimenzionalne modele molekularnih oblaka Kamen i Štapovi, Alboslani i Brunker su uporabile podatke prikupljane NASA-inim Rendgenskim opservatorijem Chandrom tijekom dva desetljeća. Battersby pojašnjava da, iako mi obično vidimo samo plošne prikaze svemirskih objekata, rendgenska tomografija omogućuje da izmjerimo i treću dimenziju zahvaljujući činjenici da rendgenske zrake u datom trenutku obasjavaju jedino pojedine kriške oblaka. "Budući rendgenske zrake putuju brzinom svjetlosti (koja je konačna), mi vremenske razmake između trenutaka obasjavanja različitih kriški možemo iskoristiti da na osnovu njih proračunamo treću prostornu dimenziju", kaže ona.

Alboslani i Brunker su uporabile i podatke dobivene Submilimetarskim postrojem (Mauna Kea) i Svemirskim opservatorijem Herschel, a kako bi njima usporedbile strukture viđene rendgenskom jekom s onima koje su se pojavili u drugim valnim duljinama. Budući rendgenski podaci nisu bili prikupljani neprestano, neke od struktura viđene u milimetarskom području nisu viđene i u rendgenskim zrakama. Međutim, znanstvenice su te nedostajuće strukture iskoristile da točnije odrede trajanje rendgenske provale koja je obasjala oblak Kamen.

"Možemo procijeniti veličine molekularnih struktura koje ne vidimo u rendgenskim zrakama", kaže Brunker, "a iz toga možemo postaviti granice trajanja provale. To postižemo tako da proračunavamo što bismo vidjeli u slučajevima različitih trajanja provale. Model koji je na najbolji način reproducirao opservacija, koji je dao slične veličine nedostajućih struktura, pokazuje da ova rendgenska provala nije mogla trajati više od 4-5 mjeseci."

"I dok o molekularnim oblacima možemo puno naučiti i iz podataka dobivenih u dvije dimenzije (tj. sa slika), ta dodana treća dimenzija nam omogućuje da preciznije shvatimo fiziku rađanja novih zvijezda", kaže Battersby. "Pored toga, te opservacije postavljaju uže granice općoj geometriji središta naše galaktike, kao i povijesti dosadašnjih provala Sgr A*. To su ključna pitanja u suvremenoj astrofizici na koja još nemamo odgovore."

Pionirski pristupi poput ove metode trodimenzionalnog modeliranja molekularnih oblaka, pomažu istraživačima doći do više informacija o uvjetima koji dovode do nastanka zvijezda. "Drugi privlačni aspekt ovog istraživanja jest to da je on predstavio jedan novi način uporabe arhiviranih podataka", kaže Alboslani. "Novi instrumenti i teleskopi koji tek trebaju biti lansirani, dat će astronomima podatke još veće razlučivosti. Međutim, mi ovako možemo zaviriti unatrag kroz vrijeme i proučavati objekte tijekom dugih vremenskih razdoblja. Ovaj projekt čini upravo to.

Slika sadrži podatke prikupljane tijekom nekoliko desetljeća. Panorama središta Mliječnog Puta udružuje fotografije snimljene Submilimetarskim postrojem u radiovalnom području (zeleno), te infracrvene podatke zabilježene Svemirskim opservatorijem Herschel (crveno) i Svemirskim teleskopom Spitzer (plavo). U umetku su rendgenski podaci o molekularnom oblaku Kamen, zabilježeni NASA-inim Rendgenskim opservatorijem Chandrom.

X-ray: NASA/CXC/UConn/D. Alboslani et al.; Infrared: NASA/ESA/JPL/CalTech/Herschel; NASA/ESA/JPL/CalTech/Spitzer; Radio: ASIAA/SAO/SMA; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

https://chandra.harvard.edu/photo/2025/cloud/

AstroMosor