Галактика Сомбреро

Космический телескоп Джеймса Уэбба вновь обратил свой взор на одну из самых эффектных галактик — M104, более известную как галактика Сомбреро. Ранее она уже была запечатлена в среднем инфракрасном диапазоне, а теперь ученые представили снимок, полученный с помощью камеры ближнего ИК-диапазона.

Сомбреро находится примерно в 30 миллионах световых лет от нас. По своим размерам она сопоставима с Млечным Путём, однако её классификация остаётся предметом научных дискуссий. M104 демонстрирует признаки как спиральной, так и эллиптической галактики. Однозначно определить её природу мешает угол обзора: именно он придаёт галактике эффектный внешний вид, но одновременно усложняет изучение ее внутренней структуры.

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.

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.

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.

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.

Источник

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.

...запечатленные Джеймсом Уэббом с помощью его среднеинфракрасного инструмента (MIRI) (ФОТО: NASA, ESA, CSA, STScI)

Всего за три года работы космический телескоп «Джеймс Уэбб» совершил настоящую революцию в астрономии, предоставив уникальные данные о самых удалённых уголках космоса.

Однако новое исследование, проведённое учёными из Университета штата Канзас (США), поставило перед наукой неожиданную загадку: большинство далёких галактик, запечатлённых телескопом, вращаются в одном направлении.

В рамках проекта Advanced Deep Extragalactic Survey «Джеймс Уэбб» сфотографировал сотни галактик, расположенных на колоссальных расстояниях от Земли. Анализ 263 из них, чья форма позволила чётко определить направление вращения, показал удивительную закономерность: около 67% галактик вращаются по часовой стрелке, и лишь 33% — против. «Разница настолько явная, что её заметит даже непрофессионал, взглянув на снимки», — отметил Лиор Шамир, ведущий автор исследования и специалист по вычислительным методам в астрономии.

В целом по Вселенной распределение направлений вращения галактик должно быть примерно равным. Наблюдаемый дисбаланс ставит под вопрос привычные космологические модели.

На изображении, полученным с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», спиральные галактики, вращающиеся в одном направлении относительно Млечного Пути, обозначены красным, а в противоположном направлении — синим. / © Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025)

Учёные предлагают два возможных объяснения:

Первое — сама Вселенная изначально вращалась. Эта идея перекликается с экзотическими теориями, например, гипотезой о том, что наш мир существует внутри чёрной дыры. Если это подтвердится, придётся пересмотреть фундаментальные принципы, описывающие рождение и эволюцию Вселенной.
Второе объяснение связано с нашей собственной галактикой. Млечный Путь вращается, и из-за эффекта Доплера свет галактик, движущихся навстречу нам, кажется ярче. Это может создавать иллюзию преобладания одного направления вращения. Однако ранее влияние вращения Млечного Пути считалось незначительным.

«Если причина в этом, нам придётся перепроверить методы измерения расстояний во Вселенной», — пояснил Шамир. Это может помочь разрешить и другие загадки. Например, противоречия в оценках скорости расширения Вселенной и реальный возраст некоторых галактик, которые, по текущим данным, кажутся старше самой Вселенной.

Пока окончательной ясности во всём этом нет, но очевидно одно - данные JWST вновь напомнили, что Вселенная полна сюрпризов, а человечеству ещё предстоит разгадать многие её тайны.

Космический телескоп Джеймса Уэбба снова бьёт рекорды! В рамках проекта GLIMPSE учёные обнаружили пять галактик-кандидатов, которые существовали всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва. Это значит, что их свет путешествовал к нам около 13.6 миллиардов лет

Как это удалось увидеть? Помог эффект гравитационного линзирования – явление, предсказанное Эйнштейном. Массивное скопление галактик Abell S1063 действует как гигантская лупа, искривляя и усиливая свет далёких объектов. Без этого "увеличительного стекла" галактики были бы слишком тусклыми даже для мощного "Уэбба".

Интересный факт: из-за расширения Вселенной эти потенциальные галактики сейчас находятся от нас на расстоянии около 34 миллиардов световых лет!

Открытие ставит новые вопросы о ранней Вселенной. По словам руководителя исследования Василия Кокорева, телескоп обнаруживает больше ярких древних галактик, чем предполагали существующие модели.

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

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

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 расположена примерно в 76 миллионах световых лет от Земли в созвездии Кормы. Хотя расстояние кажется огромным, по астрономическим меркам галактика считается сравнительно близкой, что делает ее идеальной целью для изучения мельчайших деталей.

Процесс слияния начался относительно недавно, и структура галактик пока еще искажена не сильно. Это изображение — комбинация инфракрасных данных, полученных «Джеймсом Уэббом», и ультрафиолетовых данных от телескопа «Хаббл».

«Пингвином» является NGC 2936, которая, вероятно, когда-то была обыкновенной спиральной галактикой, но гравитационное воздействие второй галактики искривило её в такую причудливую форму.

А вот вторая галактика, NGC 2937, выглядит не так примечательно. Это эллиптическая галактика с давно закончившимся образованием звёзд. Учёные полагают, что система полностью сольётся примерно через миллиард лет. Расстояние до Arp 142 составляет 300 миллионов световых лет.

В свое время астрономы любили направлять телескоп Hubble на с виду пустые участки неба и находить на них тысячи никому не известных галактик. Теперь эстафету перенял James Webb. Его нацелили на одну из ранее изученных Hubble областей и после 100 часов наблюдений получили вот такое фото. На нем запечатлено порядка 2500 небесных тел, подавляющее большинство из которых — галактики, некоторые из которых находятся на краю наблюдаемой Вселенной.

На новом снимке телескопа Джеймса Уэбба спиральная галактика NGC 2283, расположенная в созвездии Большого Пса. JWST наблюдал объект 17 минут приборами среднего и ближнего инфракрасных диапазонов. Инфракрасные фильтры помогли астрономам увидеть раскалённые облака водорода, разогретые молодыми звёздами, и молекулы полициклических ароматических углеводородов — они играют важную роль в химической эволюции галактик.

Кстати, два года назад, 28 января 2023 года, в NGC 2283 вспыхнула сверхновая SN 2023AXU. Это был коллапс массивной звезды, по крайней мере в 8 раз тяжелее Солнца. Такие взрывы не только разбрасывают газ на сотни световых лет, но и обогащают межзвёздную среду элементами, необходимыми для рождения новых поколений звёзд.

Джеймс Уэбб обновил свой рекорд, обнаружив галактику, которая сформировалась спустя 290 миллионов лет после Большого Взрыва!

На сегодняшний день это самый старый и удаленный объект

Серьезные подозрения у ученых возникли при изучении данных с инструмента ближнего инфракрасного диапазона NIRCam. Но некоторые свойства объекта заставили команду засомневаться: источник был весьма ярким, что было неожиданным для такой далекой галактики. 

Наконец, в январе 2024 ученые получили результат работы спектрографа NIRSpec.

Галактика, впоследствии названная JADES-GS-z14-0, наблюдалась в течение почти десяти часов, и, когда спектр был впервые обработан, появились однозначные доказательства того, что галактика действительно находится так далеко.

Значение красного смещения составляет z=14,32, побив предыдущий рекорд z=13,2 (320 млн лет после Большого взрыва) у JADES-GS-z13-0 

За что отвечает значение красного смещения z?

Как известно, Вселенная расширяется, а вместе с ней увеличивается и длина волны излучения объекта. Чем дальше объект, тем больше его красное смещение, что позволяет астрономам измерять расстояния до удалённых галактик и скорость их удаления.

Из-за увеличения длины волны видимый свет превращается в инфракрасный. Вот почему JWST наблюдает в основном именно в этом диапазоне.

То есть значение красного смещения определяет то, во сколько увеличилась длина волны, некогда излученная объектом

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.

В этот раз он сфотографировал спиральную галактику NGC 2090, которая находится на расстоянии 40 миллионов световых лет от Млечного пути в созвездии Голубь.

Фотография является результатом комбинирования данных приборов среднего и ближнего инфракрасных диапазонов. MIRI показывает нам свечение межзвездной пыли, будущие строительные материалы для новых звезд, а NIRCam открывает звезды за огромным количеством плотных облаков газа и пыли.