Учёные ожидали увидеть темную пустоту, но Млечный Путь заговорил — фото, от которого мурашки

На создание самого детального радиоснимка Млечного Пути в истории астрономам понадобилось почти 40 000 часов наблюдений. Итогом их работы стало изображение, которое раскрывает жизнь галактики во всех её стадиях — от рождения до гибели звёзд. Об этом сообщает издание "Live Science".

Радиоокно в недоступные области Галактики

Сделать снимок Млечного Пути целиком невозможно: человечество живёт внутри этой галактики, и с Земли видна лишь её плоская часть. На безлунном небе Млечный Путь выглядит как светлая пыльная полоса, простирающаяся через весь небосвод. Это вид в оптическом диапазоне, ограниченный пылью и газом, скрывающими внутреннюю структуру.

Радиоастрономы решили заглянуть глубже — туда, куда не проникает видимый свет. Для этого они использовали диапазон радиоволн, способный пройти сквозь плотные облака вещества. Результатом стало изображение галактической плоскости, созданное по данным телескопа Murchison Widefield Array (MWA), установленного в пустыне на западе Австралии.

Снимок, составленный из наблюдений Южного полушария, позволяет увидеть Млечный Путь в новом спектре — с невиданной ранее детализацией. Исследователи отмечают, что именно радиодиапазон открывает наиболее насыщенную картину галактических процессов: вспышки, остатки сверхновых, области ионизированного газа и зарождение звёзд.

40 000 часов и два обзора

Главным автором работы стала аспирантка Университета Кертина Сильвия Мантованини. Её команда собрала и проанализировала данные двух масштабных обзоров — GaLactic and Extragalactic All-sky MWA (GLEAM) и GLEAM eXtended (GLEAM-X). Сбор информации занял почти 40 000 часов: 28 ночей наблюдений приходились на 2013-2014 годы, а 113 — на период с 2018 по 2020 год.

Оба обзора проводились с помощью того же радиоинтерферометра MWA, объединяющего сотни антенн. Благодаря усовершенствованию оборудования удалось добиться резкого повышения чувствительности и разрешения. По данным Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR), новое изображение превосходит предыдущее — опубликованное в 2019 году — в два раза по разрешению, в десять раз по чувствительности и охватывает вдвое большую область неба.

Исследователи признают, что пока лишь один будущий инструмент сможет превзойти этот результат: гигантский телескоп SKA-Low, строительство которого планируется завершить в следующем десятилетии. Он объединит десятки тысяч антенн и станет самым чувствительным радиотелескопом на Земле.

Самое масштабное радиоцветное изображение

Созданный астрономами радиоснимок стал крупнейшим низкочастотным изображением Млечного Пути за всю историю наблюдений. Мантованини и её коллеги отмечают, что значительная часть этой галактической области никогда прежде не исследовалась на подобных частотах.

На снимке видны яркие контрасты. Красные области обозначают остатки взорвавшихся звёзд и расширяющиеся оболочки сверхновых, а компактные синие участки — места, где только начинают формироваться новые светила. Различие цветов помогает учёным классифицировать объекты по их физическим характеристикам и стадиям эволюции.

В обзорах GLEAM и GLEAM-X зафиксировано более 98 000 радиоисточников. Среди них — пульсары, планетарные туманности и компактные регионы звездообразования. Все они распределены вдоль галактической плоскости, видимой из Южного полушария.

Что показывает радиопортрет

Анализ полученных данных позволяет проследить полный жизненный цикл звёзд. В одном поле зрения — молодые горячие объекты, которые только начинают излучать энергию, зрелые звёзды, взаимодействующие с окружающей материей, и останки тех, что уже завершили свой путь.

В радиодиапазоне становится заметным то, что скрыто для телескопов оптического и инфракрасного спектров: гигантские пузыри из ионизированного водорода, области, где взрывы сверхновых расчищают пространство для рождения новых звёзд.

"Это крупнейшее изображение такого рода, когда-либо созданное, и оно помогает понять, как рождаются и умирают звёзды в нашей галактике", — отмечается в издании "Live Science".

Как устроено исследование

Чтобы собрать данные, учёные использовали методику низкочастотного радиопросвечивания, позволяющую фиксировать слабые источники излучения, которые невозможно заметить в других диапазонах. Сигналы, полученные от сотен антенн MWA, обрабатывались суперкомпьютерами, а затем складывались в единую мозаику.

Основные этапы проекта включали:

• калибровку и синхронизацию работы антенн;

• объединение данных из нескольких лет наблюдений;

• разработку алгоритмов для устранения шумов и искажений;

• визуализацию в виде многослойного радиоцветного изображения.

Эта методика позволила не только получить рекордно детальный снимок, но и создать базу данных, пригодную для дальнейших исследований.

Значение открытия

Новый радиопортрет Млечного Пути стал ключевым инструментом для будущих наблюдений и открытий. Учёные подчеркивают, что теперь можно анализировать структуру галактических облаков, оценивать плотность межзвёздной среды и отслеживать динамику вспышек сверхновых с беспрецедентной точностью.

Кроме того, снимок помогает уточнить модель строения нашей Галактики, в частности распределение звёздных рукавов и положение центральных областей. Впервые столь широкий участок неба представлен с разрешением, позволяющим различать отдельные объекты размером всего в несколько световых лет.

Создатели проекта уверены: этот труд станет основой для последующих обзоров неба и послужит примером международного сотрудничества в радиоастрономии.