В выпуске Astrophysical Journal от 20 октября 2021 года (
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac1feb) опубликована статья «Could the Local Cavity be an Irregularly Shaped Strömgren Sphere?», авторы которой Джеффри Лински и Сет Редфилд предлагают пересмотреть устоявшиеся взгляды на свойства межзвёздного вещества в окрестностях Солнечной системы.
Солнце и Солнечная система окружены сейчас небольшим комплексом межзвёздных облаков, неизобретательно названных Местными межзвёздными облаками (Local Interstellar Clouds, LIC). Эти облака простираются на 5–10 пк от Солнца, состоят из частично ионизованного газа и имеют температуру порядка 5000–10000 К. Происхождение их неясно.
Комплекс LIC, в свою очередь, находится внутри гигантской каверны неправильной формы, границы которой в различных направлениях находятся на расстояниях 70–100 пк от Солнца. Эта каверна известна под не более изобретательным названием Местной полости (Local Cavity) или Местного пузыря (Local Bubble). Как правило, предполагается (и я сам на лекциях говорю именно так), что Местная полость заполнена существенно более горячим (10⁶ К) и разреженным газом. Это предположение, с одной стороны, логично: подобные полости порождаются вспышками сверхновых, расширяющиеся оболочки которых заполнены именно таким горячим веществом. С другой стороны, оно как будто бы подтверждается наблюдениями мягкого рентгеновского излучения с энергией порядка 250 эВ. Отсутствие признаков поглощения этого излучения в плотных облаках, расположенных дальше 150 пк от Солнца, указывает, что его источник находится внутри Местной полости. Признаком происходивших рядом с нами недавних вспышек сверхновых является и избыточное содержание ⁶⁰Fe в горных породах с возрастами порядка 3 млн лет.
Однако с этим логичным предположением не всё гладко. Во-первых, источником мягкого рентгена может быть не только тепловое излучение горячего газа, но и процессы перезарядки ионов солнечного ветра и нейтральных атомов на границе гелиосферы. Характеристики этих процессов известны плохо, и в пределах неопределённости вполне возможен вариант, в котором перезарядкой объясняется вообще всё наблюдаемое рядом с нами мягкое рентгеновское излучение, без вклада горячего газа. (Различить вклады перезарядки и теплового излучения горячего газа можно только с помощью детальных спектров, которых нет.) При этом данные об отсутствии поглощения рентгена в облаках за пределами Местной полости говорят только о том, что он генерируется внутри полости, но не говорят, где именно.
Во-вторых, если вся Местная полость заполнена горячим газом, вокруг нас где-то должны присутствовать и «интерфейсные» области, в которых этот газ граничит с более холодным веществом. В этих интерфейсных областях с температурой порядка 100000–300000 К должны наблюдаться линии поглощения высокоионизованных кислорода (O VI), кремния (Si IV), углерода (C IV), азота (N V), а также линии излучения железа Fe IX. Все попытки их обнаружить закончились неудачей.
В-третьих, по мнению авторов статьи, есть и ещё одно противоречие. Если горячий газ целиком заполняет Местную полость, его тепловое давление оказывается слишком большим, чтобы его (в сочетании с другими давлениями — магнитным, турбулентным, давлением космических лучей) могла уравновесить гравитация вещества полости.
Из всех этих противоречий авторы делают вывод, что Местная полость заполнена не миллионоградусным газом, а более холодным веществом с температурой около 10000–20000 К и представляет собой не остаток сверхновой (сверхновых), а область ионизованного водорода. Точнее, сам факт вспышек не оспаривается, но предполагается, что они происходили внутри «готовой» зоны Стрёмгрена, то есть, зоны, в которой температура и состояние ионизации обусловлены — по крайней мере, на больших масштабах — не ударными волнами, а ионизующим излучением. Это объясняет, почему водород в Местной полости полностью ионизован. На малых же масштабах ударные волны в остатке сверхновой могут уплотнять газ и порождать небольшие сгустки, в которых усиливается рекомбинация и газ становится частично нейтральным, как в LIC.
Осталось определить, какая именно звезда или звёзды являются источником ионизующего излучения. Лински Редфилд считают, что наиболее вероятной причиной возникновения вокруг нас области ионизованного водорода является совокупное ультрафиолетовое излучение звезды ε CMa и нескольких десятков белых карликов, находящихся внутри Местной полости. При концентрации вещества порядка 0.01 см¯³ радиус зоны Стрёмгрена для ε CMa составляет 160 пк, то есть как раз порядка размеров Местной полости. Этот вывод не отрицает наличия горячего газа вообще, но существенно ограничивает его количество.
Кстати, название статьи наглядно иллюстрирует широту мышления астрономов. Кто ещё мог бы с такой лёгкостью написать про сферу неправильной формы?
