Если мы сегодня отправимся с Земли со скоростью света к галактикам, указанным красными точками, то мы никогда не сможем до них долететь. На самом деле, мы никогда не сможем достичь 94% галактик во Вселенной. Из-за расширения пространства они либо уже удаляются от нас быстрее скорости света, либо скоро начнут это делать. Через 100 миллиардов лет каждая галактика во Вселенной станет для нас навсегда недоступной. А через 2 триллиона лет мы даже перестанем их видеть. Если в будущем возникнут новые цивилизации, они даже не будут знать, что существуют и другие галактики, кроме их собственной, какими бы хорошими ни были их телескопы. Так что оцените тот факт, что мы живём в такое время, когда нам видны все эти прекрасные галактики, потому что они не останутся видимыми навсегда.
Анализ более 800 галактических систем из обзора Sloan выявил чрезмерно большое количество галактик-спутников, движение которых коррелирует друг с другом. По мнению ученых, это признак того, что массивные группы галактик появились позже, чем предсказывает стандартная космологическая модель. Значит, и Вселенная моложе, чем мы думаем.
В стандартной космологической модели (ΛCDM) галактические системы растут постепенно за счет присоединения более мелких объектов. Сперва эти объекты становятся спутниками, но рано или поздно сливаются с основной галактикой. Так, недавно ученые поняли, что Малое Магелланово Облако, галактика — спутник Млечного Пути, состоит из двух отдельных структур, вероятно, остатков бывших галактик. А еще ранее в центре Млечного Пути обнаружили звезду, которая, видимо, сформировалась в какой-то карликовой галактике, после чего мигрировала к нам.
Именно поэтому астрономы изучают движение галактик — спутников ближайших к нам крупных галактик. И оказывается, что многие из них вращаются в одной плоскости, которая к тому же часто совпадает с плоскостью центральной галактики. Ученые объясняют это через «присоединение» спутников вдоль нитей космической паутины и другие взаимодействия объектов как друг с другом, так и с более масштабными структурами Вселенной. Тем не менее данные наблюдений расходятся с расчетами.
Расхождение в расчетах и наблюдениях в прошлых исследованиях можно объяснить малой выборкой галактик, отчего ранее ученые признали результаты неоднозначными. Поэтому авторы нового исследования провели статистический анализ подходящих галактик из Слоановского цифрового небесного обзора. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
В качестве «центральных» ученые отобрали галактики с массой от 1011 до 1011.5 солнечной массы, затем, следуя принятым параметрам для выявления галактик-спутников, они отыскали в окрестностях крупных галактик чуть менее яркие объекты. В результате получилось 813 галактических систем как минимум с двумя различимыми галактиками-спутниками.
Среди спутников ученые искали пары — галактики, которые находятся на противоположных сторонах от центрального объекта. Затем по смещению скорости вдоль луча зрения относительно центральной галактики они разделили эти пары на коррелирующие и некоррелирующие. Оказалось, коррелирующих — тех, которые летают вокруг центральной галактики в противоположных направлениях — гораздо больше.
Иллюстрация метода поиска пар галактик-спутников. Красной точкой обозначена центральная галактика (слева вверху). Общее число коррелирующих и некоррелирующих пар в данных обзора. Коррелирующих значительно больше (слева внизу). Доля коррелирующих пар в обзоре (черная линия) и в моделях (красная и синяя) (справа)
По словам одного из авторов профессора Гуй Ци (Gui Qi), чрезмерное количество коррелирующих пар говорит о том, что эти галактики-спутники присоединились недавно. В компьютерных моделях тоже есть такая тенденция: коррелирующих получается больше, но не настолько.
Данные наблюдений, по расчетам авторов исследования, расходятся с моделями Millenium и Illustris TNG300 на 4,1 и 3,6 сигмы, то есть стандартного отклонения. Это меньше «золотых» пяти сигм, равных 99,9999 процента вероятности, но все равно расхождение получается заметным. Значит, вероятно, массивные группы галактик образовались позже, чем предсказывает стандартная космологическая модель.
«Возраст массивных галактических групп тесно связан с возрастом Вселенной, поэтому полученные результаты указывают на то, что Вселенная моложе, чем показывают расчеты по фоновому микроволновому излучению, проведенные Planck Collaboration», — объяснил выводы главный автор исследования Гу Цин (Gu Qing).
Однако у наблюдений китайских астрономов могут быть и другие объяснения. Ранее Naked Science писал, что галактик-спутников у крупных галактик наблюдается в десятки раз меньше, чем должно быть по стандартной космологической модели. Недавняя научная работа на примере Млечного Пути показала, что причина этого — в быстром разрушении галактик-спутников. С ее учетом вопрос об «омоложении» Вселенной не следует и из новой работы китайских исследователей.
Тем не менее это обостряет другую проблему: быстрое разрушение галактик-спутников означает, что у них по каким-то причинам нет темной материи, иначе она стабилизировала бы их и не дала разрушаться. Стандартная космологическая модель не допускает массового существования галактик без темной материи — впрочем, как мы отмечали, последние открытия ставят эту модель под серьезное сомнение.
Этот снимок галактики Сомбреро (М104, NGC 4594), расположенной в созвездии Девы, составлен из шести изображений, полученных телескопом «Хаббл» в мае-июне 2003 года. Галактику открыл в 1781 году Пьер Мешен, три года спустя ее независимо наблюдал Уильям Гершель и обнаружил любопытную особенность Сомбреро — плотное кольцеобразное скопление космической пыли, окружающее диск галактики. Благодаря темной пылевой полосе по периметру и нетипично крупному балджу (яркой сферической выпуклости в центре), придающим галактике отдаленное сходство с широкополой мексиканской шляпой, она и получила свое название. Хотя иногда ее сравнивают, например, с гигантской летающей тарелкой.
Снимок галактики Сомбреро, сделанный в 1974 году четырехметровым телескопом имени Николаса Мейола в Национальной обсерватории Китт-Пик.
До недавнего времени Сомбреро относили к спиральным галактикам. В них основная часть объектов сосредоточена в сравнительно плоском диске, образованном несколькими рукавами ярко выраженной спиральной формы, — к таким галактикам относится и наш Млечный Путь. Однако наблюдения космического телескопа «Спитцер» (см. картинку дня «Спитцер» и инфракрасная астрономия) помогли установить, что Сомбреро обладает существенным гало — эллипсоидальной составляющей, расположенной по обе стороны диска. На главном фото оно выглядит как рассеянное бело-молочное «облако» сверху и снизу от диска. Открытие состоялось благодаря тому, что «Спитцер» способен «видеть» в инфракрасном диапазоне сквозь космическую пыль, задерживающую излучение видимого диапазона. Гало, служащее отличительной чертой эллиптических галактик, наблюдалось у Сомбреро и раньше, но до исследований «Спитцера» полагалось, что оно сравнительно легкое и содержит небольшое число звезд.
Изображение Сомбреро, сделанное телескопом «Спитцер». Каждый цвет соответствует определенной длине волны ИК-диапазона: голубой — 3,6 мкм, зеленый — 4,5 мкм, оранжевый — 5,8 мкм, красный — 8 мкм.
Яркие точки внутри гало — шаровые скопления, которых в Сомбреро примерно две тысячи. Так называются группы звезд, тесно связанных гравитационно и обращающихся вокруг галактического центра как единое целое (см. картинку дня Сокровище Геркулеса). Каждое такое скопление содержит от десятков тысяч до миллионов звезд. Всего же в Сомбреро сотни миллиардов звезд — примерно по сто на каждого жителя Земли!
К какому же типу галактик следует отнести Сомбреро? Если говорить кратко, то спиральные галактики характеризуются мощным диском и небольшим гало; эллиптические, напротив, — заметным гало и небольшим (или отсутствующим) диском. У Сомбреро же хорошо выражены оба компонента — таким образом, она представляет собой редкий пример галактики смешанного, спирально-эллиптического типа. Так что теперь Сомбреро привлекает повышенный интерес астрономов: наблюдение за столь нетипичным объектом поможет им лучше понять законы эволюции галактик.
По одной из версий происхождения Сомбреро эллиптическая галактика, сблизившись со спиральной, словно бы «проглотила» ее. Однако подобное маловероятно, поскольку этот процесс должен был разрушить структуру диска. Более правдоподобной ученым представляется другая гипотеза: изначально Собмберо относилась к обычным эллиптическим галактикам, но в какой-то момент она притянула крупное облако газа (этот процесс называется аккрецией), сплющившееся в плоский газовый диск, из которого впоследствии и образовался звездный диск галактики.
Галактики эллиптического и спирального типов на одном снимке. В центре — эллиптическая M 60, или NGC 4649, в верхнем правом углу — спиральная NGC 4647. Обе галактики находятся в созвездии Девы.
В 1990-е годы было установлено, что в центре Сомбреро расположена сверхмассивная черная дыра, которая примерно в миллиард раз тяжелее Солнца. Это самая близкая к Земле черная дыра такой массы. Расстояние до галактики Сомбреро составляет около 30 миллионов световых лет, а ее угловой размер равен примерно трети размера Солнца или полной Луны. Однако из-за невысокой яркости увидеть Сомбреро невооруженным глазом не получится: ее видимая звездная величина равна +8. Галактику можно наблюдать в любительские телескопы с диаметром объектива 100 мм или даже меньше.
В 1913 году Сомбреро стала объектом внимания американского астронома Весто Слайфера. На тот момент ее, как и другие спиральные галактики, относили к так называемым спиральным туманностям. Их природа была неясна: одни астрономы полагали, что эти объекты — находящиеся в пределах Млечного пути скопления газа и пыли, концентрирующиеся вокруг отдельных звезд; другие же полагали их далекими внегалактическими объектами. По совету Персиваля Лоуэлла, основателя и директора обсерватории, в которой работал Слайфер, он занялся измерением скоростей спиральных туманностей относительно Земли. Для этого предстояло получить спектры этих туманностей: красное или синее смещение спектра свидетельствовало бы, соответственно, об удалении или приближении туманности к Земле, а его величина — о скорости этого движения.
Начал Слайфер с туманности Андромеды — она была ярче всех остальных. Следом за ней объектив его телескопа нацелился на Сомбреро. Далее он исследовал еще несколько десятков туманностей. Результаты шокировали астрономическое сообщество: почти все туманности удалялись от Земли с огромной скоростью. Например, Сомбреро «убегала» от нас на 1000 километров за секунду — при том, что обычные скорости звезд Млечного пути относительно Земли составляли 10–15 км/с. Измерения Слайфера доказали, что исследованные им туманности не принадлежат Млечному пути: гравитационное поле нашей галактики не смогло бы удержать столь быстрые объекты. Это означало одно из двух — либо эти туманности представляют собой самостоятельные галактики, либо же это большие межгалактические скопления звезд. Впрочем, последний вариант тоже отпадал: подобные скопления не должны были двигаться так быстро.
Итак, Сомбреро оказалась самостоятельной галактикой. Однако объяснить, почему она (как и многие другие исследованные Слайфером туманности, также оказавшиеся галактиками) так быстро удаляется от Земли, с ходу не удалось. Но тут подоспели важные теоретические результаты: в конце 1915 года Альберт Эйнштейн закончил разработку общей теории относительности, а спустя два года голландский астроном Виллем де Ситтер показал, что уравнения Эйнштейна имеют решение, в соответствии с которым галактики будут разбегаться в разные стороны (он же и предложил термин «разбегающаяся Вселенная»). С конца 1920-х годов, когда Жоржу Леметру, а несколько позже и Эдвину Хабблу удалось измерить расстояния до галактик и вывести простой закон, связывающий эти расстояния со скоростями разбегания (см. Закон Хаббла), представления о расширяющейся Вселенной стали общепринятыми. Так галактика Сомбреро «внесла свой вклад» в открытие этого фундаментального космологического явления.
В заключение отмечу, что Сомбреро — не единственная «шляпа» во Вселенной. Так, в созвездии Пегаса можно увидеть «маленькое Сомбреро» — галактику NGC 7814. По внешнему виду оно очень напоминает «большое», но отличается немного меньшим размером и большим удалением от Земли.
А галактика ESO 510-13 из созвездия Гидры, пожалуй, даже еще больше напоминает шляпу благодаря заметной изогнутости своего диска — по-видимому, принявшего такую форму в результате гравитационного взаимодействия с другой галактикой.
Фотография галактики ESO 510-13, сделанная Очень большим телескопом.
Ядро спиральной галактики NGC 1097, расположенной в 45 миллионах световых лет от Земли, скрывает сверхмассивную черную дыру массой 140 миллионов солнечных масс.
Исследования показывают, что галактика NGC 4656, известная как "Хоккейная клюшка", обрела свою необычную изогнутую форму в результате гравитационного взаимодействия с соседней галактикой NGC 4631 — их "космический танец" продолжался сотни миллионов лет.
При этом деформация — не единственное последствие этого взаимодействия. В изогнутых областях галактики наблюдается интенсивное звездообразование, создающее характерное голубое свечение молодых звезд, а общая протяженность этой космической "клюшки" составляет более 100 000 световых лет.
Объект находится на расстоянии около 30 миллионов световых лет от Земли.
Астрономы обсерватории Gaia представили самое детальное трехмерное изображение Млечного Пути. Это карта, которая фиксирует движение двух миллиардов звезд и расширяет наше понимание происхождения Солнечной системы.
Новая 3D-карта создана на основе данных европейской обсерватории Gaia, работающей на расстоянии до 1,5 млн километров от Земли. Обновленный атлас показывает структуру галактики, соседние карликовые системы и впервые — ускорение движения Солнца по галактической орбите.
Эксперты называют проект одним из ключевых инструментов для реконструкции истории Млечного Пути.
Карта яркости и цвета галактики. Более высокие концентрации звезд показаны более интенсивными цветами. /ESA/Gaia/DPAC
Самая детальная 3D-карта Млечного Пути
В обсерватории Gaia наблюдали за небом с 2013 года. Новая публикация стала крупнейшим обновлением за все время работы миссии, поскольку в базу вошли данные о положении, скорости, яркости и цвете двух миллиардов звезд.
Этот масштаб позволяет рассматривать галактику не как статичную структуру, а как динамическую систему, изменяющуюся на протяжении миллиардов лет.
Карта подтвердила: Солнечная система ускоряется, двигаясь по орбите все ближе к центру галактики со скоростью около семи миллиметров в секунду.
Уточнение этих параметров помогает точнее рассчитывать возраст и эволюцию нашей системы.
На фото соседние с Млечным Путем карликовые галактики — Большое и Малое Магеллановы Облака. /ESA/Gaia/DPAC
Почему это важно
Отдельный блок новой работы посвящен внешним областям диска, так называемому антицентру.
Здесь движения звезд указывают на древние колебания структуры Млечного Пути.
Данные также показывают, что галактика однажды приблизилась к системе Стрелец настолько, что гравитация Млечного Пути деформировала звезды на ее окраинах.
По оценкам ESA, процесс поглощения Стрелца продолжается и сегодня.
Gaia также обновила «перепись» ближайших к нам объектов: теперь учтено 92% тел в пределах 326 световых лет.
Для сравнения: аналогичное исследование 1957 года включало меньше тысячи объектов, а в 1991 году — около четырех тысяч.
Будущее Галактики
Работа миссии остается технически сложной.
По словам астронома Флора ван Лееувена, Gaia измеряет расстояния до объектов, удаленных на тысячи световых лет, с точностью, сопоставимой с измерением толщины человеческого волоса с расстояния более 2000 километров.
Однако эти данные становятся фундаментом современной астрофизики, позволяя изучать происхождение и будущее галактики.
Gaia продолжит наблюдения и построение все более точных моделей. Уже сегодня новая 3D-карта делает возможным взгляд на историю Млечного Пути с точностью, недоступной предыдущим поколениям астрономов.
Спиральная сейфертовская галактика NGC 5495, находящаяся на расстоянии около 300 миллионов световых лет от Земли, которая наделена особенно яркой центральной областью.
Сейфертовской называется галактика с чрезвычайно активным ядром, которое представлено "прожорливой" сверхмассивной черной дырой, разгоняющей приближающиеся газопылевые облака до гигантских скоростей (несколько тысяч километров в секунду).
Примечательно, что некоторой части газа, разогретого до миллионов градусов Цельсия, все же удается "убежать" от черной дыры; этот раскаленный поток сталкивается с холодными облаками газа, передает им энергию и запускает звездообразование. Выходит, что активные черный дыры — одна из причин рождения звезд.
Обратите внимание на несколько звезд в кадре, от которых как бы исходят четыре шипа. Эти звезды являются частью Млечного Пути, расположившись между Землей и NGC 5495, а шипы — оптические артефакты.
Снимок был получен космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" 26 сентября 2022 года.
Перед вами спиральная галактика M 77 в созвездии Кита. Это один из ярчайших представителей галактик Сейферта — особого класса галактик с необычайно активными ядрами.
В "сердце" M 77 находится сверхмассивная черная дыра массой около 15 миллионов солнечных масс. Окружающий ее газопылевой аккреционный диск, разогретый до миллионов градусов и вращающийся на околосветовых скоростях, создает мощное излучение, делая ядро галактики исключительно ярким.
Диаметр этого космического гиганта составляет около 100 000 световых лет, что сопоставимо с размерами нашего Млечного Пути. Находясь на расстоянии около 47 миллионов световых лет от Земли, M 77 является одной из самых хорошо изученных активных галактик благодаря своей относительной близости и яркости.
На этом снимке от космического телескопа NASA/ESA "Хаббл" прекрасно видна спиральная структура галактики с характерным золотистым ядром и синими областями активного звездообразования в спиральных рукавах.
Спиральная галактика с перемычкой NGC 1512, раскинувшаяся на 70 000 световых лет, находится на расстоянии около 30 миллионов световых лет от Земли в созвездии Часов.
Однако в действительности это карликовая неправильная галактика UGC 8201, расположенная в созвездии Дракона на расстоянии 15 миллионов световых лет от Земли.
Подобные объекты значительно меньше галактик, таких как наш Млечный Путь. Если в Млечном Пути насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд, то карликовые галактики, вроде UGC 8201, вмещают лишь сотни миллионов, а в редких случаях — несколько миллиардов светил.
Обратите внимание на задний план: почти все видимые объекты на этом снимке — другие галактики, раскинувшиеся на бескрайних просторах космоса.
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.
Фантазия художника на тему кликбейтного заголовка
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.
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.
Перед вами один из самых удивительных снимков космического аппарата NASA "Кассини" — галактика Сомбреро, расположенная в 28 миллионах световых лет от нас.
Ее необычная форма, напоминающая мексиканскую шляпу, создается благодаря двум компонентам — яркому центральному балджу (выпуклости в центре галактики) и темной полосе космической пыли, опоясывающей галактику по экватору.
Интересно, что масса этой галактики примерно в 800 миллиардов раз больше массы нашего Солнца, а в ее центре находится сверхмассивная черная дыра, масса которой равна миллиарду солнечных масс! Именно из-за этого центр галактики светится так ярко — это свечение создается раскаленным газом, падающим в черную дыру.
Удивительно, но этот снимок "Кассини" сделал, находясь у Сатурна — на расстоянии около 1,4 миллиарда километров от Земли.
Перед вами ESO 137-001, нетипичная спиральная галактика с перемычкой (вытянутой структурой из звезд и газа в галактическом диске), которая похожа на семенную головку одуванчика, подхваченную ветром. Кроме того, ESO 137-001 ведет себя соответственно, распространяя свои "семена" в пространстве.
⠀
Галактика движется со скоростью около семи миллионов километров в час, что приводит к стремительной потере газа — газопылевые облака буквально отрываются от нее. Экстремальные условия запускают звездообразование, и на свет появляются массивные и чрезвычайно горячие звезды, которые на изображении выглядят как голубые точки, формирующие яркие "потоки" у основания ESO 137-001.
⠀
Изображение, прикрепленное к посту, создано на основе данных, которые были получены космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" и космической обсерваторией NASA "Чандра".
Взгляните на ночное небо. То, что мы видим невооруженным глазом – лишь крохотная часть величественной картины космоса. Но благодаря современным телескопам у нас есть возможность заглянуть гораздо дальше, в самое сердце нашей Галактики – область столь удивительную, что она способна посоперничать с человеческим воображением.
Перед вами уникальное составное изображение центра Млечного Пути. Оно напоминает картину импрессиониста, где красные, фиолетовые и золотистые краски сливаются в космическую симфонию цвета. Но это не художественный вымысел – это реальное изображение, полученное путем объединения данных с нескольких самых мощных телескопов современности:
Космический телескоп "Хаббл" (NASA/ESA);
Рентгеновская обсерватория "Чандра" (NASA);
Инфракрасный телескоп "Спитцер" (NASA);
Very Large Telescope (ESO) в чилийской пустыне Атакама.
Что мы видим?
На расстоянии около 27 000 световых лет от Земли скрывается один из самых загадочных регионов известной нам Вселенной. Здесь, в центре Млечного Пути, космос демонстрирует свою завораживающую мощь:
В самом центре притаилась сверхмассивная черная дыра Стрелец A* – космический колосс, масса которого в 4,3 миллиона раз превышает массу Солнца.
Раскаленные газовые облака, температура которых достигает миллионов градусов.
Древние звездные скопления, где звезды расположены так тесно, что расстояние между некоторыми из них составляет всего несколько световых дней.
Нейтронные звезды — космические маяки, которые при среднем диаметре в 30 километров имеют массу, сопоставимую с массой Солнца, а порой и больше.
Молодые и чрезвычайно горячие сверхмассивные звезды, чье излучение разогревает окружающее пространство.
Изучение галактического центра — это ключ к пониманию эволюции галактик, природы черных дыр и фундаментальных законов Вселенной. Каждый сеанс наблюдения за этим регионом нашего галактического дома позволяет ученым делать открытия, но и обеспечивает их новыми загадками на десятилетия вперед.
Изображение, которое вы видите, – это результат десятилетий развития науки и технологий, труда множества ученых и инженеров. Оно напоминает нам, что космос был, есть и всегда будет источником удивления и вдохновения для всего человечества.
Свет, который мы видим на этом изображении, начал свое путешествие к Земле во времена последнего ледникового периода. За эти тысячелетия исчезли древние цивилизации, были построены и разрушены империи, а он все летел сквозь космическую тьму к нашим глазам. И прямо сейчас, в бескрайних глубинах Млечного Пути, может зарождаться новая звезда – ее первый свет достигнет Земли лишь тогда, когда наша нынешняя история станет такой же далекой, как для нас сегодня – эпоха мамонтов.
Обнаруженная в окрестностях NGC 3324 компактная группа из семи фоновых галактик
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.
Распределение обнаруженных «Джеймсом Уэббом» фоновых галактик в ходе наблюдений за NGC 3324. Черная линия обозначает границу области сильного поглощения излучения, связанной с молекулярным облаком
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.
Инфракрасное изображение NGC 3324 и восемь самых ярких фоновых галактик, найденных в поле снимка
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.
Перед вами спиральная галактика-медуза (PGC 29820) — удивительное "существо" с призрачными щупальцами из газа и звезд, удаленное примерно на 600 миллионов световых лет от нас.
Вот уже несколько сотен миллионов лет эта галактика переживает разрушительную трансформацию. Проносясь через скопление других галактик, она сталкивается с невидимым барьером — разреженным межгалактическим газом. Для галактики, движущейся с огромной скоростью, даже небольшая концентрация материи становится мощным встречным ветром, порывы которого приводят к необратимым изменениям.
Давление буквально выдувает из PGC 29820 газ и пыль, формируя характерные светящиеся шлейфы-щупальца.
Это явление, называемое "давлением набегающего потока", приводит к тому, что галактика теряет материал, необходимый для зарождения новых светил. В итоге звездообразование замедляется, а потом прекращается полностью и галактика медленно угасает.
Выдутые газ и пыль не пропадают бесследно — они обогащают межгалактическую среду тяжелыми элементами, которые появились в ходе нуклеосинтеза*. Со временем все это станет строительным материалом для следующего поколения галактик и планет, замыкая великий космический круговорот вещества.
*Нуклеосинтез — процесс образования химических элементов в звездах и при их взрывах. Углерод, кислород, железо синтезируются в недрах светил, а более тяжелые элементы (золото, уран) рождаются при катаклизмах — взрывах сверхновых и слияниях нейтронных звезд.
Изображение было получено с помощью космического телескопа NASA/ESA "Хаббл".
На расстоянии около 54 миллионов световых лет от Земли находится один из самых необычных объектов во Вселенной – галактика M60-UCD1. При диаметре всего 300 световых лет она является одной из самых компактных известных галактик. Для сравнения: диаметр нашего Млечного Пути составляет более 100 000 световых лет.
Феноменальная масса и плотность
Несмотря на компактные размеры, общая масса M60-UCD1 достигает 140 миллионов солнечных масс. Примечательно, что около 20 миллионов солнечных масс (почти 14,3% от массы галактики) приходится на сверхмассивную черную дыру в центре галактики.
По данным наблюдений космического телескопа NASA/ESA "Хаббл", концентрация звезд в M60-UCD1 достигает 100 светил на кубический световой год. Это экстраординарный показатель, учитывая, что ближайшая к Солнечной системе звезда находится на расстоянии чуть больше 4,24 световых года.
При наблюдении с поверхности гипотетической планеты, находящейся в M60-UCD1, невооруженным глазом можно было бы различить более миллиона звезд, в то время как с Земли при идеальных условиях можно увидеть лишь около 2 500 звезд.
Современные астрофизические модели указывают на то, что M60-UCD1 – это остаточное ядро некогда более крупной галактики. Около десяти миллиардов лет назад она пережила столкновение с массивной галактикой Messier 60 (M 60), в результате которого потеряла значительную часть своей массы.
Астрономические расчеты показывают, что в будущем M60-UCD1 ожидает повторное сближение с M 60, которое, вероятно, приведет к полному поглощению меньшей галактики.
Пять новых карликовых галактик — Донатиелло V, Донатиелло VI, Донатиелло VII, Донатиелло VIII и Донатиелло IX было довольно сложно обнаружить, так как они представляют объекты с очень низкой светимостью и находятся в среднем на расстоянии 11,5 миллионов световых лет от Земли.
«Все началось с первого открытия в 2016 году, когда на своих астрофотографиях я нашел галактику, которую сегодня называют Донатиелло I. Это было очень необычно, что новая галактика получила мое имя, и [событие] стало для меня большой радостью», — сказал Донатиелло в интервью порталу Space.com.
Возможно, Джузеппе Донатиелло — первый и единственный астроном-любитель, в честь которого названы галактики.
Каждую ночь, глядя на звездное небо, мы видим лишь крошечную часть нашего Млечного Пути – звезды, которые кажутся застывшими в вечности. Но стоит направить телескоп в глубины космоса, и перед нами откроется захватывающая драма – галактический каннибализм, где гигантские "звездные фабрики" поглощают своих меньших собратьев.
В этой космической охоте наш Млечный Путь играет роль одного из главных хищников. Прямо сейчас он медленно разрывает и поглощает несколько карликовых галактик-спутников. Их звезды, словно космическая добыча, растягиваются в длинные светящиеся потоки, постепенно становясь частью нашей галактики.
Анатомия космического пиршества
В этом космическом танце сближения галактик гравитация играет роль безжалостного дирижера. Подобно приливным силам, что заставляют океаны Земли вздыматься к Луне, гравитационное воздействие гиганта-охотника искажает форму меньшей галактики. Ближайшие к хищнику области жертвы испытывают более сильное притяжение, чем удаленные части, и эта неравномерность сил буквально разрывает меньшую галактику на части.
Звезды и межзвездный газ меньшей галактики "перетекают" в галактику-охотника по спиральным потокам, формируя причудливые космические структуры – звездные мосты и хвосты. Этот процесс, называемый приливным разрушением, может длиться миллиарды лет – настоящий эпический пир в масштабах Вселенной.
Грядущее столкновение титанов
Но самое захватывающее событие ждет нас впереди. Примерно через 4,5 миллиарда лет наш галактический хищник встретит достойного соперника – галактику Андромеды. Это будет не охота, а грандиозное слияние двух космических гигантов, в результате которого родится новая, еще более массивная галактика – Млекомеда. И этот величественный процесс, вероятно, уже начался: гигантские гало темной материи обеих галактик, возможно, уже вступили в первый контакт.
Галактический каннибализм — фундаментальный процесс эволюции Вселенной, где из столкновений и разрушений рождаются новые, более крупные и сложные структуры. В этом танце космических гигантов мы наблюдаем саму суть развития нашей Вселенной.
В следующий раз, глядя на россыпь звезд нашего Млечного Пути, помните: наша галактика — не просто скопление светящихся точек, а активный участник грандиозного космического балета, где гигантские звездные системы ведут свой вечный танец слияния и трансформации.
На расстоянии около 300 миллионов световых лет от Земли находится объект Arp 273 — система взаимодействующих галактик, которые сформировали структуру, напоминающую космическую розу с причудливыми лепестками из звезд.
Все изображения, представленные в статье, были получены 17 декабря 2010 года с помощью космического телескопа NASA/ESA "Хаббл".
Arp 273 состоит из двух галактик, получивших обозначения UGC 1810 (верхняя, более крупная) и UGC 1813 (нижняя, меньшего размера). Галактики не просто соседствуют в пространстве — они активно взаимодействуют друг с другом на протяжении миллионов лет, приближаясь к неминуемому слиянию под влиянием гравитации.
Верхняя галактика UGC 1810 уже приобрела необычную асимметричную форму. Ее спиральные рукава искажены и вытянуты, что делает их похожими на лепестки розы.
Это результат гравитационного воздействия меньшей галактики-компаньона UGC 1813, которая миллионы лет назад совершила близкий пролет около UGC 1810.
Нижняя галактика UGC 1813 тоже не осталась неизменной. Гравитационное притяжение соседки вытянуло ее, сформировав длинный приливной хвост — поток звезд, газа и пыли, устремленный в космическое пространство.
Столкновение галактик — это катализатор, стимулирующий зарождение новых звезд во взаимодействующих системах. Когда галактики сближаются, то их газовые облака сталкиваются и сжимаются, что создает идеальные условия для стремительного звездообразования.
Области наиболее активного рождения новых светил выглядят как бело-голубые пятна — там формируются очень горячие и массивные звезды, которые проживут недолгую жизнь (по астрономическим меркам), а после вспыхнут сверхновыми и станут строительным материалом для звезд и планет следующего поколения.
В ходе этого процесса, который растянется на сотни миллионов лет, спиральные структуры будут разрушены окончательно, звезды перемешаются, а центральные сверхмассивные черные дыры столкнутся, породив еще более массивную черную дыру.
Подобные слияния — обычное явление во Вселенной. Наше мироздание продолжает меняться, переорганизовываться, чтобы... что? Для чего? Очень многие вопросы остаются без ответов.
Комментарии