"Джеймс Уэбб" вновь подкинул инфу астрономам

На проектирование и строительство космического телескопа "Джеймса Уэбб" ушли десятилетия, но эти титанические усилия уже приносят свои плоды. Не прошло и года с начала работы космического телескопа, а "Уэбб" уже прислал десятки потрясающих космических снимков, а также множество научных данных, которые помогли ученым продвинуться в понимании Вселенной. Телескоп будет работать в космосе 20 лет.

Одной из первых задач, которую НАСА выполнило с помощью телескопа "Уэбб", было воссоздание одной из самых знаковых фотографий "Хаббла" за всю историю наблюдений. Глубокое поле Уэбба (Deep Field) — это самое глубокое инфракрасное изображение Вселенной из когда-либо созданных, позволяющее увидеть тысячи галактик на участке неба размером с рисовое зернышко, которое держат на расстоянии вытянутой руки. Некоторым из галактик на этом изображении 13,1 миллиарда лет, они запечатлены в том виде, в каком они появились, когда Вселенная только-только остыла настолько, чтобы началось звездообразование.

Знаете ли вы, что у Юпитера есть кольца? Они не такие заметные, как у Сатурна, но мощная гравитация Юпитера притянула достаточно материала, чтобы у него появилось несколько своих колец. Большинство телескопов не могут разглядеть блеклые кольца планеты, но Уэбб может. Летом 2022 года ученые сфотографировали Юпитер с помощью "Уэбба" и запечатлели кольца, а также светящиеся полярные сияния на обоих полюсах.

Говоря о кольцах, у Нептуна они тоже есть, но их еще труднее обнаружить. "Уэбб" работает в ближнем инфракрасном диапазоне от 0,6 до 5 микрон с помощью своей камеры NIRCam, поэтому планета не выглядит темно-синей, как на большинстве фотографий, но кольца видны очень четко. Ни один космический зонд не посещал Нептун со времен "Вояджера-2" в конце 1980-х годов. Таким образом, впервые за 30 лет удалось увидеть едва различимые кольца Нептуна.

Сатурн — последний газовый гигант нашей Солнечной системы на который обратил свое внимание телескоп "Уэбб". НАСА все еще работает над обработкой результатов наблюдений, но уже опубликовало предварительный снимок планеты, окруженной кольцами. На этом изображении Сатурн виден через фильтр NIRCam F323N (3,23 микрона). НАСА обработало это монохромное изображение и придало ему темно-оранжевый оттенок. Сатурн темнее колец, потому что метан в его атмосфере поглощает большую часть падающего на него света.

Наблюдение за планетами с помощью "Уэбба" не ограничивается нашей Солнечной системой. "Уэбб" сделал свое первое изображение экзопланеты в 2022 году, когда он наблюдал за звездой HIP 65426. Там "Уэбб" обнаружил экзопланету HIP 65426 b. Экзопланета примерно в девять раз больше Юпитера, а ее орбита проходит в три раза дальше от звезды, чем Нептун от Солнца. Это помогло ученым разглядеть планету в "дымке" звезды, но все равно это впечатляющий подвиг для "Уэбба".

Примерно в 32 миллионах световых лет от нас находится галактика, известная как M74 или «Призрачная галактика». На данный момент она движется в космосе под таким углом, что мы можем наблюдать сверху всю красу ее спиральной структуры. Этот звездный вихрь очень похож на нашу собственную галактику Млечный Путь, диаметр которой составляет 100 000 световых лет, а количество звезд оценивается в 100 миллиардов. Инструмент Mid-InfraRed Instrument (MIRI) "Уэбба" позволил ученым заглянуть сквозь пыль и газ, чтобы увидеть призрачную структуру галактики. "Уэббу" даже удалось сфотографировать ядерное звездное скопление в центре галактики.

Разумеется, команда телескопа Уэбба не теряла времени даром и направило все свое внимание к, пожалуй, самому известному объекту Хаббла - Столпам творения. Эти структуры, самая большая из которых имеет высоту пять световых лет, являются частью туманности Орла, активной области звездообразования, расположенной на расстоянии около 6000 световых лет. Огромные столбы газа усеяны светящимися точками света от недавно образовавшихся звезд. Прибор NIRCam, установленный на "Уэббе", позволил увидеть гораздо больше звезд, чем это ранее сделал Хаббл, а также жуткое красное свечение в тех областях, где яркие молодые звезды приводят в движение атомы водорода.

"Уэбб" не видит Вселенную так, как мы, — он работает за пределами видимого спектра в инфракрасном диапазоне и может отображать один и тот же объект в разных спектрах, чтобы собрать больше данных. На предыдущем изображении Столбы показаны в ближнем инфракрасном диапазоне, но "Уэбб" также сделал снимок в среднем инфракрасном диапазоне с помощью своего прибора MIRI. Более темные области указывают на более плотный и холодный газ. Звезды не так ярко светятся в среднем инфракрасном диапазоне, поэтому большинство горячих молодых звезд не видны. Тем не менее, мы видим несколько голубых и белых звезд, сияющих сквозь него.

Это скопление из пяти галактик, открытое в 1877 году, было первой известной компактной группой галактик. Четыре из этих галактик находятся в тесной физической связи, и астрономы считают, что однажды они сольются. Один из объектов, NGC 7318, уже дает нам первые данные о слиянии галактик. Этот объект на самом деле представляет собой две галактики в процессе слияния. Изображение было получено с помощью прибора "Уэбба" MIRI, который показывает контуры пыли внутри галактик.

В конце 2022 года исследователи опубликовали изображение молодой протозвезды, известной как L1527. На изображении, полученном прибором "Уэбба" NIRCam, видно космическое облако в форме песочных часов, простирающееся от звезды посередине. По мере своего роста турбулентная протозвезда периодически выбрасывает материал, и светящаяся форма песочных часов показывает очертания полостей, созданных этими вспышками. Синие области — это места, где пыль тоньше, а оранжевые — более толстые слои. Вы также можете увидеть протопланетный диск в виде темной полосы прямо посередине звезды.

Звезды Вольфа-Райе представляют большой интерес для астрономов, которые считают, что они могут быть ключом к пониманию того, почему во Вселенной так много пыли. Эти звезды живут недолго, но проводят свою короткую жизнь, извергая туманность из пыли и газа. Туманность вокруг WR 124 известна как M1–67, и "инфракрасные глаза Уэбба" (NIRCam и MIRI) выявили невиданные ранее детали облаков.

Телескоп "Уэбб" может видеть объекты на невероятном расстоянии, но иногда ему требуется небольшая помощь. Гравитационное линзирование может увеличивать удаленные объекты, иногда искажая свет, создавая так называемые кольца Эйнштейна. Это то, что Уэбб заметил в начале этого года — галактику, находящуюся на расстоянии 12 миллиардов световых лет от нас, линзированная галактикой, находящейся на расстоянии всего 3 миллиардов световых лет от нас. Более далекая галактика выглядит как кольцо вокруг более близкой из-за эффекта линзирования. В результате "Уэбб" смог проанализировать спектры фоновой галактики и найти доказательства существования органических материалов.

В октябре 2022 года "Уэбб" обратил внимание на интересную цель. Именно тогда НАСА провело испытание DART (испытание на двойное перенаправление астероидов), в ходе которого космический аппарат врезался в меньший из двух самоорбитальных астероидов. "Уэбб" запечатлел момент удара, как и телескоп Хаббл. Изображения "Уэбба" показывают плотную светящуюся точку с расширяющимся наружу выбросом. Данные наблюдения предоставили больше данных, чем "Хаббл".

Туманность Ориона находится на расстоянии 1300 световых лет от нас, но это одна из самых ярких туманностей на ночном небе — ее можно увидеть даже невооруженным глазом. Однако "Уэбб" видит гораздо больше нас. У одной из молодых звезд Ориона был обнаружен протопланетный диск, и ученые обнаружили интересный сюрприз в спектрах звезды. Именно вокруг этой звезды "Уэбб" обнаружил следы метилового катиона (CH3+), жизненно важной молекулы углерода, которая объединяется, образуя более сложную органику.

В начале своей работы "Уэбб" взглянул на один самых популярных объектов среди астрономов - галактику "Колесо телеги". В далеком прошлом эта галактика пережила столкновение с другой галактикой, оставив ей характерную колесообразную форму. "Уэбб" обнаружил более плавное расположение старых звезд в ядре по сравнению с молодыми звездами в расширяющемся кольце галактики.

Мы уже обсудили "Первое глубокое поле Уэбба", но на этом изображении скрываются некоторые особенные объекты, которые заслуживают внимания. Две из множества галактик, видимых на этом кадре, привлекли внимание исследователей из Гарвард-Смитсоновского центра. Было обнаружено, что галактики (выше) имеют экстремальные красные смещения 10,5 и 12,5, что означает, что они выглядят такими, какими они были всего через 450 миллионов и 350 миллионов лет после Большого взрыва. Это делает их одними из самых далеких и, следовательно, самых старых галактик, когда-либо виденных.

Южное кольцо — это планетарная туманность, облака пыли и газа, образующиеся в результате вздутия и выброса массы стареющей звезды. Эти плотные туманности могут существовать десятки тысяч лет, поскольку звезды достигают конца своей жизни, и Южное кольцо является особенно ярким примером с его многослойной формой. "Уэбб" наблюдал за этим объектом в прошлом году, впервые обнаружив источник туманности. Это затемнение двух звезд на правом изображении выше, которое было получено с помощью прибора "Уэбба" MIRI. Другое изображение получено от NIRCam с более короткой длиной волны, которая не может обнаружить вторую звезду. "Хаббл" тоже не смог разглядеть звезду сквозь всю эту пыль, но "Уэбб" без проблем заснял ее.

Среди первых изображений "Уэбба", опубликованных агентством НАСА, было это поразительное видение туманности Киля. На изображениях показана область звездообразования под названием NGC 3324 в туманности Киля. Пустая область над клубящимися облаками возникает из-за интенсивного ультрафиолетового излучения скопления горячих молодых звезд в центре пузыря.

Вы думали, что мы закончили изучать "Первое глубокое поле Уэбба"? Ещё нет, потому что там сотни необычных галактик. Там скрывается еще один удивительный объект, который астрономы назвали «Бенгальский огонь». Как и все на изображении, Бенгальский огонь выглядит таким, каким он был в далеком прошлом. Эта галактика молодая и не очень большая, но она усеяна шаровыми скоплениями, имеющими много общего со скоплениями, все еще присутствующими в Млечном Пути. Ученые предполагают, что Бенгальский огонь может быть очень похож на Млечный Путь в зачаточном состоянии.

"Уэбб" часто наблюдает за вихревыми потоками новообразованных звезд, взорвавшихся солнечных систем и других жарких мест, но он также заглядывал в глубины туманности Хамелеон I, которая отличается самой низкой температурой в известной Вселенной. Хотя Хамелеон I, расположенная примерно в 500 световых годах от Земли, является областью звездообразования, там есть небольшая часть туманности, которая изолирована от активной области. Там температуры, измеренные "Уэббом", составляют невероятные -263 градуса Цельсия. Это всего лишь 10 градусов по Цельсию от абсолютного нуля.

Спутник Сатурна Энцелад представляет большой интерес для планетологов благодаря выдающимся шлейфам воды, которые извергаются с его поверхности. Это явное свидетельство наличия подповерхностного океана сделало Энцелад возможной целью будущих космических миссий. "Уэбб" недавно сфотографировал Энцелад, и хотя он не смог рассмотреть детали самого крошечного спутника Сатурна, ему удалось увидеть шлейф воды, извергающийся с его поверхности на расстоянии 9650 км.

Энцелад слишком мал, чтобы его можно было подробно изучить, но "Уэбб" без труда разглядел поверхность самого большого спутника Сатурна. Титан — единственный известный спутник с плотной атмосферой — там много азота со следами метана и водорода. На поверхности также есть озера углеводородов, и "Уэбб" смог обнаружить некоторые из них. На изображении выше показан спутник с несколькими различными параметрами фильтра. На левом изображении использован F212N (2,21 мкм), а на правом с особенностями поверхности спутника использовали комбинацию синего=F140M (1,40 мкм), зеленого=F150W (1,50 мкм), красного=F200W (1,99 мкм) и яркости=F210M (2,09 мкм).

"Уэбб" настолько мощный, что впервые видит особенности других солнечных систем. Например, недавно телескоп впервые обнаружил пояс инопланетных астероидов. Он находится в системе Фомальгаут, примерно в 25 световых годах от нас. Это близко по астрономическим меркам, и это довольно мощный пояс астероидов. Наш главный пояс астероидов имеет толщину около 1 а.е. (расстояние между Землей и Солнцем), но толщина пояса Фомальгаута составляет ошеломляющие 80 а.е. Тем не менее, "Уэбб" первый, кто это видит. Другие мощные телескопы, такие как ALMA и Hubble, могут видеть только очертания диска.

В прошлом году "Уэбб" заметил космического паука. Туманность, которую НАСА охарактеризовало как «космического тарантула». Туманность Тарантул находится на расстоянии 161 000 световых лет в галактике-спутнике Млечного Пути, известной как Большое Магелланово Облако. Внешне она похожа на тарантула с многочисленной паутиной. Голубые звезды в центре образовали пузырь своим интенсивным ультрафиолетовым излучением и солнечным ветром, но тонкий «шелк» по краям представляет собой плотные столбы, способные противостоять силе звездного скопления.

Источник

Специалисты NASA опубликовали новое изображение галактики M82, известной как галактика Сигара, которое получила орбитальная обсерватория «Джеймс Уэбб» (JWST ).

Галактика M82 изобилует новыми и молодыми звездами, в ней идет активный процесс звездообразования. Для сравнения: в M82 новые звезды рождаются в 10 раз быстрее, чем в галактике Млечный Путь.

Хотя галактику Сигара внимательно изучали и другие космические обсерватории, такие как «Спитцер» и «Хаббл», именно благодаря разрешению и чувствительности «Джеймса Уэбба» астрономы получили возможность рассмотреть M82 в новом свете.

На новом изображении заметно, как галактические ветры и ударные волны, вызванные молодыми звездами и сверхновыми, влияют на газ и пыль, из которых формируются светила.

тык

WASP-43 b — экзопланета, по размеру похожая на Юпитер, вращающаяся на расстоянии всего чуть более 2 миллионов километров от звезды, что примерно составляет двадцать пятую часть дистанции от Меркурия до Солнца.

Подобно Луне и Земле, экзопланета находится в приливном захвате своей родительской звезды, что делает одну ее сторону светлой и раскаленной, а другую темной и менее горячей.

Исследования проводились транзитным методом с помощью вторичного затмения. Когда экзопланета начинала скрываться за звездой или наоборот появляться за ней, WASP-43 b была обращена к телескопу светлой стороной. Это позволило зафиксировать максимальную яркость системы. Измерения показали, что температура светлой стороны составляет около 1250 ℃. Когда экзопланета проходила по диску звезды, то есть обращена к телескопу ночной стороной, приборы фиксировали данные, указывающие на температуру около 600 ℃.

Помимо температуры ученые установили наличие молекул водяного пара и отсутствие метана, которое очень удивило специалистов.

«Тот факт, что мы не видим метана на ночной стороне, говорит о том, что скорость ветра на WASP-43b должна достигать примерно 8 000 км/ч», - объясняет автор исследования Джоанна Барстоу. «Если ветры перемещают газ с дневной стороны на ночную и обратно достаточно быстро, то для ожидаемых химических реакций не хватит времени, чтобы произвести заметное количество метана на ночной стороне»

Три года назад астрономы из Университета Карнеги обнаружили нечто неожиданное у небольшого красного карлика – газового гиганта размером с Юпитер.

В звёздной системе вроде нашей это было бы рядовым событием, но TOI 5205b оказалась настолько велика относительно своей звезды, что при прохождении перед ней блокировала семь процентов света. Это один из крупнейших транзитов экзопланет за всю историю наблюдений.

Существующие модели формирования газовых гигантов не могли объяснить, каким образом красный карлик с массой всего 40% от солнечной способен породить подобную планету.

Учёные назвали её "запретной" – в буквальном смысле физически невозможной. Согласно общепринятой теории, планеты формируются в протопланетном диске из газа и пыли, оставшемся после рождения звезды. Каменистое ядро будущего газового гиганта должно набрать около десяти масс Земли, чтобы обладать достаточной гравитацией для конденсации газа вокруг себя. У такого маленького красного карлика попросту не должно было хватить материала.

Теперь астрономы направили на TOI 5205b телескоп Уэбба, чтобы изучить атмосферу "запретного" мира.

Главная из них – концентрация тяжёлых элементов относительно водорода в атмосфере планеты оказалась ниже, чем у газовых гигантов Солнечной системы (Юпитера и Сатурна). Металличность TOI 5205b – то есть содержание элементов тяжелее водорода и гелия – также ниже, чем у её собственной звезды. Обычно у планет этот показатель выше, чем у родительских звёзд.

Ведущий автор исследования, астроном Анжали Пьетт, отметила:

Эти результаты важны для нашего понимания процесса формирования гигантских планет, который происходит на ранних этапах жизни звезды.

Пока учёные не нашли объяснения, которое бы устранило все противоречия. Однако аномально низкая металличность даёт определённые подсказки.

По словам соавтора исследования Шубхама Канодии из Carnegie Science, данные указывают на то, что тяжёлые элементы планеты мигрировали вглубь в процессе формирования, а её недра и атмосфера не перемешиваются между собой. Результаты свидетельствуют об атмосфере, богатой углеродом и бедной кислородом.

отсюда

Любопытная гравитационная линза, снятая камерой среднего инфракрасного диапазона MIRI космического телескопа Джеймса Уэбба

Это квазар RX J1131-1231, свет от которого шёл около 6 миллиардов лет. Галактика переднего плана так исказила идущий от него свет, что изображение вытянулось в кольцо с четырьмя отдельными яркими областями. Похоже на кольцо с драгоценными камнями.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» получила новое изображение одного из самых известных объектов в небе — туманности Конская Голова. 

Барнард 33, или Конская Голова, — темная туманность в созвездии Ориона. Она расположена примерно в 1300 световых годах от Солнца. 

Туманность видна как темное пятно в форме конской головы на фоне красного свечения. Это свечение объясняется ионизацией водородных облаков, находящихся за туманностью, под действием излучения от ближайшей яркой звезды (ζ Ориона).

На снимке изображена карликовая галактика NGC 4449, расположенная на расстоянии 12,5 миллионов световых лет от нас.

По оценкам ученых эта область звездообразования продолжит генерировать новые звезды еще примерно миллиард лет при нынешнем темпе и запасе газа.

На снимке видна галактика SPT-S J041839-4751.8, расположенная на расстоянии в 12 млрд световых лет от Земли. Как отмечает астрономы, если бы не эффект гравитационного линзирования, мы не смогли бы получить изображение такого далекого объекта. Объект, довольно крупный – такой, как массивная галактика, черная дыра – искажает свет, который отклоняется, превращаясь в кольцо. Таким образом можно увидеть другую галактику, которая находится за той, которая искривляет свет. Этот эффект назван именем Альберта Эйнштейна – именно он предсказал гравитационное линзирование.

Снимок получен благодаря трем разным фильтрам MIRI. Красный — фильтр F1000W улавливает световые волны с длиной волны 10 мкм. Зеленый фильтр F770W нужен для длин волн 7,7 мкм и синий F560W — 5,6 мкм.

Инфракрасный космический телескоп NASA предоставил данные, которые указывают, что 20 лет назад в соседней молодой планетной системе Бета Живописца произошло масштабное столкновение астероидов, породившее облако пыли в 100 тысяч раз больше, чем астероид, погубивший динозавров. Исследование таких событий поможет астрономам лучше понять процессы, которые способствуют развитию планетных систем, подобных нашей, и позволит больше узнать о ранних стадиях формирования планет.

ета Живописца — звезда А-типа в созвездии Живописец, расположенная в 63 световых годах от Земли. Она приблизительно в два раза массивнее Солнца и почти в девять раз ярче. Тщательные наблюдения за светилом выявили околозвездный диск из газа и пыли, несколько поясов планетезималей и комет, а также две экзопланеты: Бета Живописца b и Бета Живописца c — газовые гиганты, чья масса превышает массу Юпитера в несколько раз.

Эта планетная система очень молодая, ей 18,5-20 миллионов лет. Молодой возраст и относительно близкое расположение к Земле (по космическим меркам, разумеется) делают эту систему одной из важнейших астрономических целей для изучения формирования и эволюции планет. Бета Живописца находится в том возрасте, когда в системе уже сформировались газовые гиганты, а образование «твердых планет» во внутренней области еще продолжается. Происходит это в том числе за счет столкновений крупных астероидов. Поэтому ученые практически в реальном времени могут наблюдать, как появляются скалистые миры.

В 2004-2005 годах астрономы провели наблюдения за планетной системой с помощью инфракрасного космического телескопа «Спитцер» и увидели там огромное облако пыли. По оценкам специалистов, оно примерно в 100 тысяч раз превышало размер астероида, погубившего динозавров (диаметр астероида составлял 10-15 километров, именно его многие ученые называют основной причиной мел-палеогенового вымирания).

Группа американских астрономов под руководством Кристина Чена (Christine Chen) из Университета Джонса Хопкинса провела новые наблюдения за системой Бета Живописца. На этот раз специалисты воспользовались более современным инфракрасным космическим телескопом «Джеймс Уэбб».

В ближайшие дни Чен и его команда представят свои результаты на 244-м заседании Американского астрономического общества в Мэдисоне, штат Висконсин. Кратко об их выводах сообщается в пресс-релизе университета.

Исследователи сравнили данные «Джеймса Уэбба» с наблюдениями космического телескопа «Спитцер», проведенными ранее, и выявили значительные изменения в энергетических характеристиках пылинок вокруг Беты Живописца. Благодаря подробным измерениям обсерватории «Уэбба» Чен и его коллеги смогли отследить состав и размер частиц пыли в той же области, которую ранее проанализировал «Спитцер».

Спектры теплового излучения силикатных минералов, которые обычно встречаются вокруг молодых звезд и часто подвергаются воздействию электромагнитного излучения, показали, что пылевого облака, найденного «Спитцером» 20 лет назад, больше нет: оно будто «испарилось».

По мнению астрономов, это пылевое облако могло появиться в результате мощного столкновения крупных тел размером с астероид, которое в одночасье превратило объекты в пыль. Небесные тела распались на частицы, которые меньше сахарной пудры (мелкоизмельченные кристаллы белого сахара размером не более 0,2 миллиметра).

Изначально частицы пыли вблизи Беты Живописца нагревались и при взаимодействии с электромагнитным излучением отражали тепловое излучение, которое определяли приборы «Спитцера». Теперь же «Джеймс Уэбб» не смог уловить это тепло, то есть пыль стала удаляться от звезды и остывать, поэтому ее больше не видят.

Когда «Спитцер» вел свои наблюдения, ученые посчитали, что небольшие тела вблизи облака должны «измельчаться» и таким образом пополнять запасы пыли. Иными словами, с течением времени облако должно только расти. Но новые наблюдения «Уэбба» показали, что запасы пыли не только не восполняются, а ее вообще нет.

Авторы исследования заключили, что 20 лет назад ученые наблюдали последствия редкого космического ДТП, но понять сразу, что это было, не получилось. И только с помощью орбитальной обсерватории «Уэбб» им удалось об этом узнать.

Они попали на снимок участка туманности Киля

Астрономы подвели итоги пробного поиска галактик в зоне избегания Млечного Пути в данных наблюдений телескопа «Джеймс Уэбб». На снимке туманности NGC 3324 ученые отыскали 102 галактики, в том числе даже за самыми непрозрачными участками молекулярного облака. Препринт доступен на сайте arXiv.org.

Зоной избегания (Zone of avoidance) в астрономии называют пространство вблизи плоскости диска Млечного Пути, которое охватывает примерно 10-20 процентов небесной сферы при наблюдениях в оптическом диапазоне. В этой области неба высока концентрация звезд и облаков межзвездной пыли и газа, что делает попытки наблюдений внегалактических объектов в ней крайне сложными. Из-за этого ученые сталкиваются с трудностями при составлении трехмерной карты распределения материи во Вселенной, которая требует полноценного покрытия небесной сферы наблюдениями. Для уменьшения этой проблемы используются мультиволновые наблюдения, особенно в инфракрасном и радиодиапазонах. 

Группа астрономов во главе с Хосе Луисом Нило Кастельоном (José Luis Nilo Castellón‬) из Университета Ла Серены опубликовала результаты пробного поиска внегалактических объектов на изображениях участков МлечногоПути, полученных камерой NIRCam «Джеймса Уэбба». Ученые сосредоточились на снимках эмиссионной туманности NGC 3324 — северо-западного участка туманности Киля, где идут активные процессы звездообразования.

Исследователи искали среди звезд переднего плана на снимках протяженные внегалактические источники излучения при помощи кода, использованного ранее для поисков галактик в зоне избегания в данных инфракрасных обзоров неба VVV и VVVX. При этом учитывались возможные ложные срабатывания из-за дифракционных пиков от ярких звезд, неоднородности излучения от туманности или близости фронтов ионизации. 

Итоговая выборка, прошедшая ряд проверок, состоит из 102 галактик, обнаруженных на участке неба с площадью в 31 квадратную угловую минуту. Среди них выделяются восемь наиболее ярких систем: четыре спиральных галактики разных типов, две дисковые галактики, линзовидная галактика, видимая с ребра, и симметричная эллиптическая галактика. В восточной части исследованной области нашлась компактная группа из семи галактик на предполагаемом красном смещении 0,3–0,4, для которой в дальнейшем необходимо подтвердить или опровергнуть связанность гравитацией в единую систему.

Ученым также удалось найти линзовидную и спиральную галактики за самыми плотными областями молекулярного облака, связанного с NGC 3324, что ранее было труднодостижимо даже для обзоров неба в ближнем инфракрасном диапазоне. Эти системы получили обозначение транснебулярных галактик и наряду с другими обнаруженными галактиками подтверждают большой потенциал использования наблюдений «Джеймса Уэбба» для поисков галактик в зоне избегания.

Зона избегания также представляет собой область поисков галактик-спутников Млечного Пути, которых не хватает для соответствия предсказаниям стандартной космологической модели. 

Источник

Группа астрономов обнаружила свидетельства столкновения двух галактик и их массивных черных дыр, когда возраст Вселенной составлял всего 740 млн лет. Эти объекты, вероятно, оказали большое влияние на эволюцию галактик, в которых они находятся.

Однако ученые до сих пор задаются вопросом, как эти объекты выросли и стали такими массивными. Команда обнаружила, что одна из двух черных дыр имеет массу, в 50 млн раз превышающую массу Солнца. Другая черная дыра, скорее всего, аналогична, хотя ее гораздо сложнее измерить, поскольку она окутана плотным газом. 

Ученые также отмечают, что слияние двух черных дыр будут создавать гравитационные волны. Подобные события можно будет обнаружить с помощью следующего поколения гравитационно-волновых обсерваторий, таких как предстоящая миссия Laser Interferometer Space Antenna (LISA), которая недавно была одобрена Европейским космическим агентством и станет первой космической обсерваторией, предназначенной для изучения гравитационных волн. Запуск ожидается в середине 30-х годов.

При увеличении изображения становится достаточно заметна разница в состоянии зеркал телескопа спустя 2 года. Скорее всего, это вызвано столкновениями с микрометеоритами, подобными тому, которое произошло в мае 2022 года. После того случая ученые скорректировали научную программу так, чтобы телескоп двигался по направлению движения потенциальных микрометеоритов, избегая удара "лоб в лоб".

NASA пока не давало комментариев по этому поводу, что наводит на мысль, что подобные инциденты не сильно сказываются на научной мощности телескопа.

Для формирования звездам нужны скопления плотного и холодного газа. В молодых галактиках их достаточно для поддержания звездообразования на протяжении долгого времени. Тем не менее во многих галактиках ранней Вселенной этот процесс уже почти остановился. У астрономов были уверенные предположения, почему так происходит. Но лишь сейчас они, наконец, нашли прямое подтверждение своим гипотезам.

Процесс торможения звездообразования — важный аспект эволюции галактик, поэтому ученые так хотят в нем разобраться. Если верить результатам космологических компьютерных моделей, во всем виноваты активные ядра галактик. Эти поглощающие материю сверхмассивные черные дыры теоретически способны своей активностью «выдувать» холодный газ из окружающего их межзвездного пространства.

Дело в том, что когда черная дыра поглощает много вещества, вокруг нее образуется аккреционный диск, в котором материя крутится с огромной скоростью. От трения частиц друг о друга вещество в диске разогревается до огромных температур и начинает излучать, сильно нагревая газ в областях, прилегающих к такому активному центру галактики. От этого излучения межзвездный газ начинает разлетаться.

Благодаря масштабным обзорам галактик астрономы начали находить в них признаки движения газа. Проблема в том, что наблюдали в основном ионизированный, то есть нагретый, газ. Расчеты показали, что такое «выдувание» вряд ли способно перебить звездообразование. Только в случае крайне активных ядер галактик ученые видели связь с торможением рождения новых звезд. Тем временем в молодой Вселенной существует множество галактик с затухшим звездообразованием.

В новой работе, опубликованной в журнале Nature, астрономы описали галактику, в которой обычное активное галактическое ядро выдувает достаточно холодного и горячего газа для торможения формирования звезд. Тем самым они впервые напрямую подтвердили гипотезы и теоретические расчеты.

Наблюдения не только за ионизированным, но и за холодным межзвездным газом стали возможны благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб». В рамках обзора Blue Jay телескоп провел наблюдения более чем за 150 галактиками ранней Вселенной с красным смещением от 1,7 до 3,5. Значит, свет от этих галактик шел до нас от 9,86 до 11,9 миллиарда лет. Из них 17 объектов оказались «затухшими», в их числе — галактика COSMOS-11142.

Помимо множества линий излучения теплого ионизированного газа, «Джеймс Уэбб» засек три линии поглощения: ионизированного кальция (Ca II K и Ca II H) и натрия (Na I D). Поглощение на этих линиях указывает на присутствие холодного газа. Анализ выявил синее смещение как некоторых линий излучения, так и поглощения, то есть часть газа движется не от нас, а к нам — явный признак «выдувания». Если объединить все данные наблюдений, получится «раздувающийся пузырь», потому движение газа есть и «за», и «перед» центром галактики.

Исходя из соотношения элементов и скорости «раздувания» ионизированного газа, ученые сделали вывод, что причиной этого движения может быть только активное галактическое ядро. «Выдувание» холодного газа идет медленнее, зато объемы поражают. Если в ионизированном газе галактика теряет менее одной солнечной массы в земной год, то холодном газе — 35 солнечных масс в земной год. Получается, в общей массе потерь ионизированный газ составляет лишь малую часть.

Вырисовывается такой сценарий: пик звездообразования в галактике COSMOS-11142 закончился за 300 миллионов лет до того этапа, который мы сейчас наблюдаем. К моменту наблюдений скорость звездообразования в ней упала на два порядка, то есть в сотни раз. Сейчас галактика формирует от одной до 10 солнечных масс в год. Авторы исследования предположили, что COSMOS-11142 находится в середине процесса «торможения».

Главный вывод новой работы состоит в другом. Галактика COSMOS-11142 не попала в обзоры в рентгеновском и радиодиапазоне. Все потому, что они настроены искать самые яркие активные галактические ядра и звездообразующие галактики.

Получается, мощное «выдувание» холодного газа может происходить в большинстве массивных галактик молодой Вселенной, просто существующим рентгеновским и радиоинструментам не хватает чувствительности, чтобы его засечь. К счастью, по оценке Ребекки Девис, одного из автора исследования, раньше астрономы «видели» лишь один процент «выдуваемого» газа, а с помощью «Джеймса Уэбба» теперь можно разглядеть и проанализировать гораздо больше.

Когда астрономы из Техасского университета в Остине приглядывались к далеким системам, они заметили в данных телескопа нечто пугающее. Жуткий красный «глаз» смотрел на них с той стороны. Эта «клякса» оказалась галактикой AzTECC71, которая образовалась примерно через 900 миллионов лет после Большого взрыва.

Как говорит Джед Маккини научный сотрудник Техасского университета в Остине: "Несмотря на то, что она выглядит как маленькая капля, на самом деле она формирует сотни новых звезд каждый год и тот факт, что даже что-то настолько экстремальное едва видно на самых чувствительных изображениях нашего новейшего телескопа, меня очень волнует. Это потенциально говорит, как от нас пряталась целая популяция галактик."

Это открытие может изменить представление ученых о ранней Вселенной, поскольку ранее они считали, что массивные звездные питомники были редкостью, но AzTECC71 дает основания полагать, что они могут быть раз в десять более распространенными.

Обнаружение AzTECC71 важно еще и тем, что обычно запечатлеть пылевые галактики довольно сложно, поскольку большую часть света их звезд поглощает завеса пыли, либо он переизлучается в более длинных волнах.

Также «Джеймс Уэбб», который не так давно снял галактику Водоворот, открыл астрономам глаза на то, что их понимание истории эволюции галактик было предвзятым, потому что они видели только незатененные и менее пыльные галактики.

Сначала призрачный объект появился как светящаяся капля на снимках наземных телескопов. Затем оказалось, что его совсем не видно на изображениях телескопа Хаббл. Теперь же он снова появился как слабая, но отчетливо видная галактика на изображении, полученном космической обсерваторией Джеймс Уэбб.

Астрономы коллаборации COSMOS-Web идентифицировали объект AzTECC71 как пыльную звездообразующую галактику. Другими словами, это галактика, которая занята формированием множества новых звезд, но окутана пыльной завесой, сквозь которую трудно увидеть. Когда-то считалось, что подобные объекты чрезвычайно редки в ранней Вселенной, но это открытие, а также более дюжины дополнительных кандидатов, обнаруженных в первой половине данных COSMOS-Web, которые еще не описаны в научной литературе, позволяют предположить, что они могут встречаться в 3—10 раз чаще, чем ожидалось.

Пыльную звездообразующую галактику трудно увидеть обычной оптикой, потому что большая часть света ее звезд поглощается завесой пыли, а затем повторно излучается в более красных длинах волн. До введения в эксплуатацию Джеймса Уэбба астрономы иногда называли их "темными галактиками Хаббла", имея в виду самый чувствительный на тот момент космический телескоп.

"До сих пор единственный способ увидеть галактики в ранней Вселенной — это оптическая перспектива с помощью Хаббла, — сказал МакКинни. — Это означает, что наше понимание истории эволюции этих объектов является искаженным, потому что мы видим только незатененные, менее пыльные из них".

Эта галактика, AzTECC71, была впервые обнаружена как нечеткая капля пыли с помощью камеры телескопа Джеймса Клерка Максвелла на Гавайях, которая видит в длинах волн между дальним инфракрасным и микроволновым диапазоном. Затем команда COSMOS-Web выявила объект в данных, собранных другими учеными с помощью телескопа ALMA в Чили, который имеет более высокое пространственное разрешение и может видеть в инфракрасном диапазоне. Это позволило им сузить местоположение источника. Когда они просмотрели данные Джеймса Уэбба в инфракрасном диапазоне на длине волны 4,44 микрона, они обнаружили едва различимую галактику точно в том же месте. В более коротких длинах волн света, ниже 2,7 микрон, она была невидима.

Сейчас команда работает над обнаружением большего количества этих едва заметных космических объектов.

"С помощью Уэбба мы впервые можем изучать оптические и инфракрасные свойства этой скрытой популяции галактик, сильно замаскированной пылью, — говорит МакКинни. — Телескоп настолько чувствителен, что может не только смотреть в самые дальние уголки вселенной, но и проникнуть сквозь толстую пылевую завесу".

По оценкам команды, галактика наблюдается с красным смещением около 6, что соответствует примерно 900 миллионам лет после Большого взрыва.

Команда опубликовала свои выводы в The Astrophysical Journal.

Проект COSMOS-Web — крупнейшая первоначальная исследовательская инициатива, работающая с Уэббом, возглавляемая Кейтлин Кейси, доцентом Калифорнийского университета в Остине. Задача организации — изучить фрагмент неба размером с три полных луны, нанести на карту до 1 миллиона галактик. Частично цель состоит и в том, чтобы понять самые ранние структуры Вселенной. Команда из более чем 50 исследователей получила 250 часов наблюдения в первый год работы космического телескопа и собрала первый массив данных в декабре 2022 года. Новый набор наблюдений поступит до января 2024 года.

Она очень запылена и активно рождает звезды

В ранней Вселенной обнаружена сильно запыленная и активно рождающая звезды галактика, которая в дальнейшем может породить массивную спокойную галактику. AC-2168 не попадает в области повышенной плотности галактик, что делает случай ее обнаружения большой удачей. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Популяция далеких пыльных звездообразующих галактик впервые обнаружена относительно недавно в ходе глубоких обзоров неба в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн. Эти системы крайне слабо видны в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах волн. Большая удаленность в сочетании с высокими темпами звездообразования (на уровне сотен или тысячи масс Солнца в год) делает эти системы потенциально важным элементом для объяснения наблюдаемых в ранней и молодой Вселенной необычно массивных галактик, которые либо продолжают активно наращивать звездные массы, либо уже успели потушить звездообразование. 

Группа астрономов во главе с Лунджи Бингом (Longji Bing) из Университета Сассекса сообщила об обнаружении очень темной и далекой галактики AC-2168. Она найдена в ходе анализа данных миллиметрового обзора неба A3COSMOS, проводившегося радиотелескопом ALMA, и обзора этой же части неба камерой NIRCam «Джеймса Уэбба» в рамках инфракрасного обзора COSMOS-Web и подтверждена дополнительными наблюдениями телескопов NOEMA и ALMA. 

Спектроскопическое красное смещение AC-2168 составило 6,631, что означает, что она существовала, когда возраст Вселенной составлял менее 900 миллионов лет. Галактика заметна в миллиметровом диапазоне и очень тускла в инфракрасном, что отличает ее от других пыльных звездообразующих галактик с большими красными смещениями. Система характеризуется большой звездной массой (около 3,7 × 1010​ масс Солнца) и умеренным темпом рождения звезд (240 масс Солнца в год). Галактика сильно запылена, наблюдаемый резервуар пыли в ней относительно компактен (около килопарсека) и содержит теплую (около 60 кельвин) пыль. Общие запасы газа составляют около 4 × 1010​ масс Солнца, а сама AC-2168 не попадает в зоны пиковой плотности галактик в поле зрения обзоров. 

Наблюдаемые свойства делают AC-2168 менее активной в плане звездообразования, чем в случае очень ярких пыльных звездообразующих галактик из широкоугольных обзоров неба. Однако при этом она все равно хорошо вписывается в модель системы, переживающей фазу активного и скрытого пылью набора звездной массы. Предполагается, что AC-2168 может выступать прародителем массивных и спокойных в плане звездообразования галактик на красных смещениях более 4, которые проходили через стадии быстрого и интенсивного наращивания звезд.

Недавно также выяснилось, что активному звездообразованию в компактных галактиках ранней Вселенной могли способствовать сверхмассивные черные дыры. Правда, они же потом его и гасили.

Источник

В кадре пара взаимодействующих галактик Arp 107. Более крупная является сейфертовской галактикой с активным ядром. Сталкивающийся галактический дуэт, соединенный тонким «мостом», состоящим из пыли и газа, находится примерно в 465 миллионах световых лет от Земли.

Чувствительность Уэбба позволила обнаружить новые галактики в протокластере, что поможет лучше понять их эволюцию.

Свет от объекта шел к нам больше 10 миллиардов лет, а для его изучения JWST понадобилось 3,5 часа наблюдений.