Первая 3D-карта межзвездной среды показала скрытый тепловой хаос рядом с Солнечной системой

Астрономы впервые построили трехмерную карту температурной структуры межзвездной среды в окрестностях Солнечной системы. Результат оказался неожиданным: пространство между звездами вовсе не похоже на аккуратно рассортированный склад космического газа. Скорее это сложная и постоянно меняющаяся система, где холодные облака окружены оболочками нестабильного вещества и буквально плавают в огромном море теплого газа.

Исследование выполнила группа под руководством Джонатана Шелеста из Техниона — Израильского технологического института. Работа опубликована на сервере научных препринтов arXiv.

Трехмерная карта межзвездной среды — Трехмерная архитектура тепловой фазы локальной межзвездной среды. (а) Визуализация холодной (синей) и нестабильной (желтой) изоповерхностей, при этом теплый газ показан прозрачным. (b) Срезы через плоскость Галактики (z = 0) плотности газа n (слева), интенсивности излучения FUV IUV (посередине) и фазовой классификации (справа). Концентрические круги обозначают гелиоцентрические радиусы, равные 150, 300 и 450 парсекам. Фото: arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2607.15352 Источник: https://phys.org/

Между жаром и холодом нашлась огромная «серая зона»

Межзвездная среда — это газ и пыль, заполняющие пространство между звездами. Именно из этого вещества в будущем формируются новые звезды и планеты. Классическая теория предполагает существование двух устойчивых состояний такого газа: холодного и плотного с температурой около 200 Кельвинов либо теплого (по космическим меркам) и разреженного с температурой порядка 7000 Кельвинов. Между ними находится так называемая нестабильная фаза, которая считалась редкой и кратковременной.

Однако новая карта показала совсем другую картину. Для ее создания ученые объединили трехмерную карту межзвездной пыли, новую модель распределения ультрафиолетового излучения ближайших массивных звезд и вычислительный алгоритм P3D. В результате появилась своеобразная «карта космической погоды», охватывающая область шириной около одного килопарсека — примерно 3260 световых лет вокруг Солнца.

Пространственная эволюция распределения газовых фаз Источник: https://phys.org/

Оказалось, что холодные облака окружены прослойками нестабильного газа. В ядре облаков вещество быстро охлаждается, а плотные скопления пыли блокируют звездное излучение. На границе облаков условия меняются: газа уже недостаточно для эффективного охлаждения, но ультрафиолета все еще мало для полноценного нагрева. Именно здесь возникает нестабильная зона.

Главный сюрприз связан с масштабом этого явления. Вблизи галактической плоскости около 41% массы газа оказалось в нестабильном состоянии. Для сравнения: доля холодного газа составила 27%, а теплого — 32%. Такие цифры противоречат старым моделям и говорят о том, что вещество постоянно переходит из одной фазы в другую. По оценкам исследователей, полный цикл занимает всего от 3 до 6 миллионов лет.

Оазисы спокойствия

Еще одно открытие касается самих холодных облаков. Несмотря на бурную и нестабильную среду вокруг них, внутри они остаются удивительно спокойными. Это может потребовать пересмотра ряда моделей звездообразования, где такие облака считались гораздо более турбулентными.

Фактически ученые получили первое объемное представление о том, как устроен ближайший к нам участок Галактики. Если раньше астрономы изучали межзвездный газ лишь по отдельным направлениям наблюдений, то теперь перед ними появилась полноценная трехмерная картина распределения тепла, плотности и фаз вещества.