Загадка спиральных рукавов галактики нашла объяснение

Галактика М106 (NGC 4258), расположенная в созвездии Гончих псов на расстоянии 23,5 млн. световых лет, обнаруживает в видимом свете яркое ядро с двумя исходящими из него спиральными рукавами. Однако в радио- и рентгеновском диапазоне наблюдаются два «призрачных» спиральных рукава, расположенные между двумя оптическими рукавами. Природа столь странной картины оставалась загадкой для астрономов с начала 1960-х годов.

Высказывались предположения, что аномальные рукава могут являться джетами - выбросами частиц, вызванными активностью сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики. Но в ходе радионаблюдений на телескопах VLA в Нью-Мексико удалось обнаружить пару настоящих джетов, исходящих из ядра. Вероятность существования двух пар джетов в одной галактике крайне мала.

В 2001 году группа исследователей из университета Северной Каролины обратила внимание на то, что истинные джеты наклонены под небольшим углом в 30 градусов к диску галактики, а их вертикальная проекция на диск галактики ложится как раз на наблюдаемые аномальные спиральные рукава.

Была выдвинута гипотеза, согласно которой джеты разогревают газ на пути своего распространения, образуя расширяющийся газовый кокон. Из-за малого наклона к плоскости галактики, кокон, расширяясь, приводит к возникновению в плоскости галактики ударной волны, нагревающей газ до миллионов градусов. Этот горячий газ и наблюдается в виде аномальных рукавов в рентгеновском и других диапазонах.

На композитном снимке представлена спиральная галактика M106 (NGC 4258) так, что оптические наблюдения DSS изображены жёлтым, радионаблюдения VLA – пурпурным, рентгеновские наблюдения Chandra – синим, а инфракрасные наблюдения Spitzer – красным цветом. Аномальные рукава показаны пурпурным и синим цветом.

Изучение спектральных данных в архиве рентгеновской обсерватории XMM-Newton, позволило измерить температуру газа в аномальных рукавах и проследить поглощение рентгеновского излучения в межзвёздном веществе. Удалось обнаружить, что излучение северо-западного рукава поглощается сильнее, чем юго-восточного. Это говорит о том, что северо-западный рукав, видимо, заслонён от нас плоскостью галактики.

Подтверждение предложенного сценария дали наблюдения инфракрасного космического телескопа Spitzer и рентгеновского – Chandra. Удалось оценить энергию джетов, генерируемых чёрной дырой, и степень поглощения рентгеновского излучения северо-западного аномального рукава горячим газом и пылью.