North Polar Spur — Bright Arc In Synchtron Radiation of the Galaxy And In the X-Ray Map of SRG/eROSITA

В этой модели Шпур — это не что-то исключительное, а «дым» от одной из многих областей звездообразования в Галактике, но самой мощной. Он имеет температуру в несколько миллионов градусов и обогащен такими элементами, как, например, кислород, неон, железо, синтезированными во время эволюции звезд и непосредственно взрывов сверхновых. При таких высоких температурах атомы этих элементов сильно ионизованы и активно излучают в резонансных рентгеновских линиях многозарядных ионов, что и делает Шпур столь ярким в рентгеновском диапазоне.

Эта модель объясняет и яркость Шпура в радиодиапазоне. Всплывающая горячая плазма несет с собой вмороженное в нее магнитное поле (вытягивая его вдоль направления движения), а также космические лучи, ускоренные в ударных волнах сверхновых звезд. Синхротронное излучение релятивистских электронов в магнитном поле и делает Шпур столь ярким в радиолучах.

Исследователи отмечают, что распределение яркости Северного Полярного Шпура на двух картах: радио- и рентгеновской, — поражает подобием, несмотря на разницу частот в миллиарды раз. При этом энерговыделение в этих двух диапазонах различается заметно меньше

Если зона звездообразования приподнята над центральной плоскостью холодного газового диска, то «дыму» (в нашем случае — горячему газу, обогащенному тяжелыми элементами, синтезированными при взрыве многочисленных сверхновых) гораздо легче прорваться и всплыть в том направлении, где окружающий слой холодного газа тоньше. В результате становится понятным, почему одни области могут быть гораздо ярче чем другие.

Характерные времена движений газа заметно больше времени образования и жизни массивных звезд. Поэтому характерное время жизни образований типа Северного Полярного Шпура достаточно велико — многие десятки миллионов лет, и для нас они будут выглядеть практически неизменными.

Удивительно, что после шести десятков лет исследований Полярного Шпура, астрофизики так и не пришли к единому мнению о его происхождении и местонахождении. Кажется, что новая гипотеза еще более расширяет набор возможных моделей излучения Полярного Шпура: согласно ей, он находится не так близко, как находилась бы сверхновая, но и не так далеко, как центр Галактики.

Но очень важно, что эту гипотезу можно проверить, наблюдая сравнительно изолированные области активного звездообразования в поисках похожих, но гораздо менее ярких структур в нашей и других галактиках. Также можно будет установить, есть ли связь между Шпуром и «пузырями еРОЗИТЫ» или эти структуры просто оказались на одном луче зрения по отношению к наблюдателю у Земли.

Астрофизики надеются, что точку в этой проблеме получится поставить в течение нескольких — но не шести десятков — лет.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics и доступна в архиве электронных препринтов arXiv.org.

***

Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC им. М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.