Вселенная показала вопросительный знак — «Джеймс Уэбб» запечатлел пару сливающихся галактик необычной формы

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) озадачил общественность, прислав две недели назад снимок объекта Хербига — Аро 46/47. Это были туманности в области формирования двух молодых звёзд. Снимок, как обычно, невероятно прекрасен, но внимание на нём привлёк не объект наблюдения, а нечто иное, также попавшее в объектив телескопа — другой объект, напоминающий по форме вопросительный знак. Учёные склонны считать, что этим объектом может оказаться пара галактик, находящихся в процессе слияния, и на вопросительный знак они похожи только с точки зрения «Джеймса Уэбба». Работники Научного института космического телескопа склонны считать, что одна из галактик могла изменить форму в процессе взаимодействия с другой. Возможно, этот объект попал на снимок впервые, и понадобится произвести дополнительное наблюдение, чтобы с какой-то уверенностью делать утверждения о его природе.

Доцент Иллинойсского университета Мэтт Каплан (Matt Caplan) склонен винить в таком эффекте силы приливного разрушения — по его мнению, они могли исказить форму галактики в верхней части «вопросительного знака». Эту версию косвенно подтверждает цвет некоторых других галактик в этой области, а подобная раздвоенная форма типична для слияний.

Снимок опубликован 26 июля. Главным объектом на нём является пара молодых звёзд в облаке пыли и газа — вещество выбрасывается и поглощается ими в процессе формирования. Сам газопылевой диск невидим, но его тень можно разглядеть в двух конусообразных областях рядом со звёздами. Формироваться эти звёзды будут ещё несколько миллионов лет.

James Webb исследовал структуру соседних галактик

Благодаря телескопу James Webb (JWST), астрономы получили возможность изучить внутреннюю структуру соседних галактик с беспрецедентным разрешением. Последующий анализ данных привел к публикации 21 статьи, которые дают новое представление о том, как процессы звездообразования влияют на галактическую эволюцию. Наблюдения были выполнены в ходе исследовательской программы PHANGS, целью которой является изучение 19 ближайших спиральных галактик. В первые месяцы своей работы JWST сфотографировал пять из них. Речь идет о галактиках — M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365, и NGC 1433. Сделанные JWST снимки в среднем инфракрасном диапазоне, позволили выявить сеть высокоструктурированных элементов — состоящих из пыли светящихся полостей и огромных газовых пузырей, выстилающих спиральные рукава. Она образована в результате активности молодых звезд, которые «выдувают» газ и пыль из своих окрестностей. В некоторых участках галактик эти полости и пузыри перекрывают друг друга. По словам астрономов, до появления JWST сеть ускользала от их внимания. На снимках того же Hubble эти области были полностью затемнены. Но благодаря своей возможности делать снимки в ближнем и особенно среднем инфракрасном диапазоне, JWST способен проникать через пылевую завесу. Его фото демонстрируют, как межзвездная пыль поглощает свет от новорожденных звезд. Затем она излучает его обратно в инфракрасном диапазоне, подсвечивая сложную газопылевую структуру.

Галактика NGC 1433 (фото James Webb). Источник: NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). Image processing: A. Pagan (STScI)

Галактика NGC 7496 (фото James Webb). Источник: NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). Image processing: A. Pagan (STScI)

Галактика NGC 1365 (фото James Webb). Источник: NASA, ESA, CSA, and J. Lee (NOIRLab). Image processing: A. Pagan (STScI)

Также стоит отметить, что определенные длины волн, на которых способен вести наблюдения JWST (например 7,7 и 11,3 мкм) чувствительны к излучению полициклических ароматических углеводородов. Они играют решающую роль в формировании звезд и планет. Эти молекулы были обнаружены JWST в ходе своих первых наблюдений по программе PHANGS.

Webb и Roman. Какие тайны Вселенной разгадают два новых супертелескопа

29 сентября Национальная аэрокосмическая администрация (NASA) США объявила о завершении проектирования нового космического инфракрасного телескопа Roman и начале фазы его сборки и испытаний. Ожидается, что запуск телескопа в космос состоится не позднее мая 2027 г. Его стоимость оценивается в $4 млрд. Телескоп Roman должен будет подхватить эстафету исследований у инфракрасного телескопа Webb, который отправится в космос 18 декабря этого года. Разработка и строительство телескопа Webb заняли четверть века, а его стоимость достигла $10 млрд. Оба телескопа будут расположены на расстоянии 1,5 млн км от Земли (в четыре раза дальше, чем Луна) в так называемой второй точке Лагранжа системы Солнце — Земля. То есть это будут искусственные спутники не Земли, а Солнца. Они будут вращаться вокруг Солнца вместе с Землей, которая сможет удерживать их позади себя и защищать от солнечного излучения.

Главные надежды астрофизиков

Webb и Roman — это самые грандиозные астрофизические проекты за всю историю человечества. По своему значению для науки они сравнимы со знаменитым Большим адронным коллайдером, который обошелся в $10 млрд и на котором в 2012 г. был открыт бозон Хиггса. С помощью космических обсерваторий Webb и Roman ученые надеются приблизиться к разгадкам главных тайн Вселенной и обнаружить следы внеземной жизни. Подчеркнем — это инфракрасные телескопы. Их задача — улавливать космическое тепловое излучение, которое во многих участках своего диапазона вообще не наблюдается с Земли, ибо его поглощает земная атмосфера.

Почему же астрофизики возлагают свои главные надежды именно на инфракрасные космические обсерватории? Видимый свет, который мы воспринимаем своими глазами, излучают достаточно горячие звезды, как наше Солнце. От более холодных объектов тоже исходит излучение, только не видимое, а инфракрасное. И вот сейчас самые большие загадки, волнующие астрофизиков, кроются как раз не в обычных, видимых на небе звездах и галактиках, а в объектах, которые являются или кажутся более холодными.

Телескоп Roman должен будет подхватить эстафету исследований у инфракрасного телескопа Webb, который отправится в космос 18 декабря 2021 г. / NASA


Машина времени с холодильником

Начнем с последних. Что значит "кажутся более холодными"? Вселенная — величайший иллюзионист. Она все вокруг нас отбрасывает в прошлое и охлаждает. И чем дальше мы вглядываемся — тем сильнее космическая иллюзия.

Свет распространяется не мгновенно, а с конечной скоростью. Поэтому все объекты мы видим не такими, какими они есть сейчас, а такими, какими они были в прошлом, с задержкой на то время, какое понадобилось свету, чтобы дойти от них до нас. Солнце мы видим таким, каким оно было восемь минут назад. А галактики на краю наблюдаемой Вселенной мы видим в миллиардах лет назад. На данный момент самой далекой обнаруженной галактикой считается GN-z11 в созвездии Большой Медведицы. Мы видим ее такой, какой она была 13,4 млрд лет назад — всего лишь через 400 млн лет после Большого Взрыва, в котором родилась Вселенная. Образована GN-z11 очень молодыми и горячими голубыми звездами самого раннего поколения, их возраст всего около 40 млн лет.

Поскольку Вселенная после Большого Взрыва расширяется, то чем дальше галактики, тем быстрее они убегают от нас. Галактики на краю наблюдаемой Вселенной убегают от нас с громадными скоростями, сравнимыми со скоростью света. Из-за этого их свет испытывает очень сильное красное смещение. Голубой свет самых первых звезд приходит к нам смещенным в инфракрасную область спектра. Хотя эти звезды очень горячие, но нам они кажутся еле теплыми. Так, галактика GN-z11 была обнаружена в 2016 г. с помощью космического телеcкопа Hubble только благодаря тому, что он способен видеть в ближнем инфракрасном диапазоне.

Телескоп Webb по чувствительности к инфракрасному излучению превосходит Hubble в 100 раз. Ученые рассчитывают, что это позволит заглянуть еще дальше в прошлое, в эпоху 100-250 млн лет после Большого взрыва. Там можно будет обнаружить рождение самых первых звезд и подробно изучить весь процесс формирования галактик.

Cамой далекой обнаруженной галактикой считается GN-z11 в созвездии Большой Медведицы. Мы видим ее такой, какой она была 13,4 млрд лет назад / NASA

Когда именно образовались первые звезды, сейчас неизвестно. Это один из вопросов, на которые Webb должен дать ответ. Теория предсказывает, что первые звезды были в 30-300 раз массивнее нашего Солнца и в миллионы раз ярче, горели всего несколько миллионов лет, прежде чем взорваться как сверхновые и превратиться в черные дыры.

Понимание первых звезд имеет решающее значение для понимания формирования галактик. За последние десятилетия ученые удостоверились, что в центре каждой галактики находится огромная черная дыра. Одна из гипотез говорит, что эта сверхмассивные черные дыры получились в результате слияния множества черных дыр, в которые превратились первые звезды. Так ли это, поможет выяснить Webb.

Кроме того, беспрецедентная инфракрасная чувствительность Webb позволит астрономам сравнивать самые ранние крохотные зародыши галактик с сегодняшними грандиозными спиральными и эллиптическими формами, помогая нам понять, как галактики формировались на протяжении миллиардов лет.

Ученые рассчитывают, что c помощью Webb смогут заглянуть далеко в прошлое, в эпоху 100-250 млн лет после Большого взрыва / NASA

Самые темные тайны


Это, в свою очередь, даст нам новую информацию о темной материи — важнейшей компоненте галактик, наряду со звездами и черными дырами. Компьютерные модели, созданные учеными для понимания образования галактик, показывают, что они создаются, когда темная материя сливается в сгустки. Темная материя — это невидимая форма материи, общая масса которой во Вселенной в пять раз больше, чем у обычной материи (то есть у звезд, планет и межзвездного газа).

Ученые пытаются определить, из чего состоит темная материя. И тут должен прийти на помощь телескоп Roman. Он внесет ясность, исследуя структуру и распределение как обычной, так и темной материи в пространстве и времени.

Хотя темная материя невидима, она взаимодействует с обычной материей гравитационно. Именно так она и была обнаружена еще в прошлом веке. Roman будет искать проявления гравитационного линзирования, когда сгустки темной материи искажают видимые формы более далеких галактик. Миссия будет измерять местоположение и количество как обычной, так и темной материи в сотнях миллионов галактик. Полученные данные позволят выбрать между разными гипотезами о природе темной материи.

Если темная материя состоит из тяжелых частиц, она должна за короткое время разбиться на комки под действием собственного тяготения. В таком случае Roman должен увидеть формирование зародышей галактик в самом начале космической истории. Если же темная материя состоит из более легких и быстрых частиц, потребуется больше времени, чтобы осесть в сгустки. В таком случае Roman зафиксирует развитие крупномасштабных структур в более позднюю эпоху. Если астрономы смогут сузить круг кандидатов на частицы темной материи, мы будем на шаг ближе к тому, чтобы наконец обнаружить их непосредственно в экспериментах на Земле.

Еще одна загадка, которую поможет разгадать Roman, это темная энергия, которая составляет 72% от всей энергии Вселенной. Именно она ответственна за то, что Вселенная ускоряется с расширением. Это открытие, сделанное путем измерения далеких сверхновых, было удостоено Нобелевской премии по физике за 2011 г. Но природа темной энергии до сих пор вызывает споры. От того, кто прав, зависит ни много ни мало срок жизни Вселенной. Согласно одной популярной гипотезе, через пару десятков миллиардов лет под действием темной энергии Вселенная может испытать Большой разрыв — феерический апокалипсис, в результате которого все на свете (включая звезды, планеты и даже атомы) разорвется на части.

Имея такое же резкое разрешение, как у Hubble, но поле зрения в 100 раз больше, Roman будет создавать невиданные ранее большие изображения Вселенной. Новая миссия продвинет исследование тайны темной энергии способами, недоступными другим телескопам, путем картирования структуры и распределения материи в космосе, а также путем измерения большого количества далеких сверхновых. Результаты покажут, как темная энергия действует во Вселенной и как она менялась за космическую историю. И это позволит определить, какой сценарий конца света самый правдоподобный.

                                                                 Телескоп Roman

Конвейер для поиска инопланетян

Помимо вселенских тайн, Webb и Roman будут заняты еще одним волнительным для человечества вопросом: одиноки ли мы? Оба телескопа будут искать экзопланеты (то есть планеты у других звезд), которые могут быть пригодны для жизни.

На данный момент в результате космических и наземных наблюдений зарегистрированы уже 4846 экзопланет, входящие в состав 3582 планетных систем. Обсерватория Webb возьмется за эту проблему основательно. Инфракрасные наблюдения позволят досконально изучить процесс рождения звезд и формирования протопланетных дисков. Также Webb будет занят поиском экзопланет, определением их масс и диаметров. А главное, он расскажет нам больше об их атмосферах и, возможно, даже найдет строительные блоки для жизни.

Когда планета проходит перед звездой, звездный свет проходит через атмосферу планеты. Атомы и молекулы атмосферы оставляют на спектре света своеобразные "отпечатки пальцев" — линии поглощения. Преимущество инфракрасных наблюдений заключается в том, что именно на инфракрасных длинах волн молекулы в атмосферах экзопланет имеют наибольшее количество спектральных характеристик. Можно надеяться, что Webb найдет планеты с атмосферой, как у нас на Земле, и обнаружит там следы сложных органических молекул. Чем более сложными окажутся эти молекулы, тем выше вероятность, что их произвели живые существа.

Далее примется за дело телескоп Roman. Он продвинет наше понимание экзопланет по трем дополнительным направлениям.

Во-первых, он проверит на эффекты гравитационного микролинзирования 200 млн звезд в направлении центра нашей галактики. Астрономы ожидают, что в результате обзора будут обнаружены тысячи планет в обитаемой зоне их звезд.

Во-вторых, телескоп будет оснащен "звездными очками" — коронографом, способным блокировать блики от звезд. Он позволит получить фотографии планет близлежащих звезд.

В-третьих, Roman будет использовать транзитный метод, отслеживая изменения светимости звезд. Астрономы ожидают, что телескоп обнаружит до 100 тыс. экзопланет, которые периодически заслоняют свои звезды, из-за чего их свет тускнеет.

Телескоп Webb будет занят поиском экзопланет, определением их масс и диаметров

Космическое оригами

James Webb Space Telescope — это совместный проект NASA, Европейского космического агентства (ESA) и Канадского космического агентства. Они получат соответственно 80, 15 и 5% рабочего времени обсерватории. Проект миссии был разработан еще в 1996 г. Телескоп назван в честь Джеймса Уэбба (1906-1992), который возглавлял NASA в 1961-1968 гг. и отвечал за реализации программы "Аполлон".

Изначально запуск намечался на 2007 г., в дальнейшем многократно переносился. Сборка аппарата была закончена только в 2019 г. Период разнообразных испытаний завершился в конце августа 2021 г.

8 сентября NASA, ESA и компания Arianespace назначили запуск обсерватории в космос на 18 декабря. Аппарат будет запущен с помощью ракеты Ariane-5 с европейского космодрома во Французской Гвиане.

Телескоп имеет исполинские размеры и доставил уйму хлопот инженерам. 18 шестиугольных зеркал из бериллия общим диаметром 6,5 м покрыты тонким слоем золота для оптимизации их отражательной способности в инфракрасном диапазоне. Заслонять обсерваторию от солнечного излучения будет развертываемый пятислойный солнцезащитный экран размером 21 на 14 м. Телескоп настолько большой, что его будут вынуждены сложить, как оригами, чтобы уместить в ракету, диаметр которой составляет 5,4 м.

После вывода в космос телескоп начнет четырехнедельный полет ко второй точке Лагранжа в системе Солнце — Земля, где и будет работать. Когда Webb достигнет пункта назначения, его сегменты будут раскрыты один за другим. Приборам нужно будет охладиться, это займет немало времени. Затем они пройдут ряд "тренировочных упражнений" и только после этого будут введены в эксплуатацию. Суммарно между запуском и получением первой научной информации пройдет около полугода. Срок работы телескопа должен составить не менее пяти лет.

Nancy Grace Roman Space Telescope — проект NASA, разработанный в 2010 г. Телескоп назван в честь Нэнси Грейс Роман (1925-2018), которая проработала в NASA 21 год и считается матерью космического телескопа Hubble. Главное зеркало телескопа Roman диаметром 2,4 м уже готово. Ожидается, что полетное оборудование будет готово в 2024 г., после чего начнется сборка всего телескопа и его испытания.

Запуск обсерватории Roman планируется осуществить не позднее мая 2027 г. c помощью американской ракеты с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида). Срок работы телескопа должен составить тоже не менее пяти лет.

Снова в строю. Телескоп "Хаббл" сделал первые снимки после серьезной поломки

После более месяца простоя космический телескоп "Хаббл" снова делает снимки космоса. Знаменитая космическая обсерватория возобновила научные наблюдения в субботу, 17 июля, после нескольких недель простоя, пока инженеры NASA пытались исправить сбой в главном компьютере телескопа. И теперь астрономы получили два новых потрясающих изображения, на которых показаны новые галактики, сообщает Space.сom. На черно-белых фотографиях видны разные галактики. Слева находится объект под названием ARP-MADORE2115-273, который на самом деле представляет собой две разные галактики, которые находятся на расстоянии примерно в 297 миллионов световых лет от Земли. "Астрономы раньше думали, что это система "кольца столкновения" из-за прямого слияния двух галактик", — говорят специалисты NASA. "Новые наблюдения "Хаббла" показывают, что продолжающееся взаимодействие между галактиками намного сложнее, которое оставляет после себя богатую сеть звезд и пыльного газа".

На втором снимке (справа) показана большая спиральная галактика ARP-MADORE0002-503, расположенная примерно в 490 миллионах световых лет от Земли.

"Ее рукава простираются в радиусе 163 000 световых лет, что делает эту галактику в три раза более обширной, чем наш Млечный Путь", — говорят в NASA. "В то время как у большинства дисковых галактик четное число спиральных рукавов, у этой – три".

Дисковые галактики — звёздная система, в которой наблюдается плоский газо-звёздный диск.

Новые фотографии, полученные с телескопа "Хаббл" — это всего лишь два изображения из серии тестовых фотографий, пока NASA и Европейское космическое агентство работают над перезагрузкой космического телескопа.

"Я очень рад, что "Хаббл" снова исследует Вселенную, снова делает фотографии, которые интриговали и вдохновляли нас на протяжении десятилетий", — говорит администратор NASA Билл Нельсон.

Напоминаем, что космический телескоп "Хаббл" перестал работать 13 июня после того, как его главный компьютер отключился, и обсерватория была переведена в "безопасный режим", в течение которого вся научная деятельность была остановлена. После нескольких недель поиска и устранения неисправностей инженеры установили причину сбоя в неисправной линии связи между блоком управления мощностью "Хаббла" и компьютером и сумели активировать обсерваторию, переключившись на резервный компьютер.

Астрономы: телескоп «Джеймс Уэбб» способен увидеть «рассвет» Вселенной

Астрономы измерили яркость шести самых отдалённых галактик и предположили, что самые первые из них могли появиться уже через 250—350 миллионов лет после Большого взрыва. Исследователи считают, что чувствительности телескопа «Джеймс Уэбб» будет достаточно для наблюдения за этим ранним звездообразованием. Это поможет установить время начала «космического рассвета».  Согласно общепринятой космологической модели, вселенная появилась 13,8 миллиардов лет назад в результате Большого Взрыва. Период с зарождения Вселенной до появления первых звёзд астрофизики называют «тёмными веками». Исследователи точно не знают, сколько длился этот период. В 2018 году астрономы предположили, что Вселенная «зажглась» спустя 180 миллионов лет после своего рождения, но фактических подтверждений этому не существует. Вопрос о времени окончания «тёмных веков» и начале «космического рассвета» всё ещё остаётся одним из главных вопросов космологии. Чтобы ответить на него, международная команда исследователей под руководством Кембриджского университета собрала и изучила изображения шести самых отдалённых от Земли галактик, полученных на космические телескопы «Хаббл» и «Спитцер». Также в массив данных исследователи включили спектроскопические измерения света этих галактик, собранные при помощи чилийского телескопа ALMA, «Чрезвычайно большого телескопа» и обсерваторий «Кека» и «Джемини». 

Анализ собранных данных показал, что изученные галактики находятся на моменте, когда Вселенной было около 550 миллионов лет. Возраст самих галактик на момент наблюдения колеблется в пределах 200—300 миллионов лет. Исходя из полученных данных, астрономы предположили, что «космический рассвет» произошёл примерно 250—350 миллионов лет после Большого взрыва.

Оценка возраста галактик основывалась на определении количества водорода в их составе. Концентрация водорода растёт вместе с возрастом галактики, но снижается, когда она достигает возраста в миллиард лет. Этот процесс напрямую связан с рождением и смертью звёзд, являющихся основным источником водорода.

Исследователи отметили, что светимость ранних галактик достаточно высока, чтобы их смог обнаружить телескоп «Джеймс Уэбб». Это может быть связано со звёздами населения III — первой предполагаемой группой звёзд во Вселенной. Она отличается от современных звёзд не только составом, но и огромными размерами и яркостью. Звёзды населения III не дожили до наших дней, но, по предположению астрофизиков, входили в состав первых галактик и могут обеспечивать их невероятную яркость.

В своём исследовании авторы отмечают, что их выборка слишком мала для однозначных заявлений. Исследователи возлагают очень большие на телескоп «Джеймс Уэбб» и считают, что он способен увидеть космический рассвет и предполагаемые звёзды населения III.

В мае инженеры НАСА завершили последние тесты телескопа «Джеймс Уэбб» и готовят его к запуску со стартового комплекса Arianespace ELA-3 в Куру, который должен произойти в середине ноября этого года. В это время специалисты всё ещё пытаются починить тридцатилетний «Хаббл». 13 июня, предположительно из-за неисправности в блоке памяти компьютерной системы NSSC-1, телескоп прекратил сбор данных и перешёл в безопасный режим.

Ученые обнаружили яркие рентгеновские источники в галактиках Arp 299

Arp 299 – это система, расположенная примерно в 140 миллионах световых лет от Земли, содержащая две сливающиеся галактики, в результате чего образовалась частично смешанная смесь звезд из каждой галактики. Данные рентгеновской обсерватории Чандра показывают 25 ярких источников рентгеновского излучения, разбросанных по всей смеси Arp 299. Четырнадцать из этих источников являются настолько сильными излучателями рентгеновского излучения, что астрономы классифицируют их как «сверхсветовые источники рентгеновского излучения» или ULX. Это составное изображение Arp 299 содержит рентгеновские данные от Chandra (розовые), рентгеновские данные более высоких энергий от NuSTAR (фиолетовые) и оптические данные космического телескопа Хаббла (белые и тускло-коричневые). Arp 299 также излучает большое количество инфракрасного света, который был обнаружен обсерваториями, такими как космический телескоп Спитцера.

АСТРОНОМЫ ОБНАРУЖИЛИ ОСТАНКИ НОВЫХ ГАЛАКТИК

Плотные группы звезд на периферии Андромеды могут быть останками давно мертвых галактик, поглощенных нашей ненасытной соседкой. Где-то через четыре миллиарда лет наша Галактика сойдется с соседней Туманностью Андромеды и постепенно будет поглощена. Млечный Путь всего лишь в несколько раз легче Андромеды, он станет самой массивной — но далеко не первой — жертвой в ее истории. Некоторые из таких поглощений удается заметить по связанным группам звезд, некогда входившим в отдельные объекты, галактики и скопления, а теперь образующим небольшие скопления и потоки в Андромеде. Такие следы прошлых поглощений исследовали Дугал Мэки (Dougal Mackey) и его коллеги из Австралийского национального университета. Их новую статью публикует журнал Nature. По словам ученых, Андромеда пережила два периода масштабных поглощений: один — несколько миллиардов лет назад, а другой — в более далеком прошлом. Астрономы использовали данные программы PAndAS, в рамках которой были получены детальные панорамы галактики Андромеды (М31). Интерес ученых привлекли две группы плотных шаровых скоплений звезд на далекой периферии и на очень необычных орбитах. Скопления группы GC-Sub движутся под небольшим углом к плоскости самой галактики, а группы GC-Non — почти перпендикулярно. Это значит, что в Андромеду они попали с разных направлений, по отдельности. Однако ученые пока не могут сказать, появились они в ходе поглощений двух галактик или же Андромеда «в два приема» расправилась с одной и той же.

Подавление формирования звезд активно происходило и в ранней Вселенной

Массивные скопления галактик, некоторые из которых имеют массу свыше 100 масс Млечного пути, были обнаружены во Вселенной уже спустя всего лишь три миллиарда лет после Большого взрыва. Непрерывно протекающие в них процессы формирования звезд делают их достаточно яркими для обнаружения с таких больших расстояний. Существование таких скоплений галактик было предсказано при моделировании космологической эволюции, однако их свойства имеют большую неопределенность. Астрономы, изучающие эволюцию звезд во Вселенной, проявляют особый интерес к этим скоплениям галактик из-за обилия в них звезд и высокой активности. Звездообразование является неустойчивым процессом. На него могут оказывать влияние как внешние процессы, такие как столкновение с другой галактикой, так и внутренние, например, формирование молодыми массивными звездами звездных ветров и сверхновых, которые расталкивают облака молекулярного газа и снижают скорость звездообразования. Вместе с джетами активных сверхмассивных черных дыр эти звездные ветра и сверхновые могут даже привести к прекращению формирования звезд в галактике – ее затуханию. В новом исследовании астрономы из научной команды телескопа South Pole Telescope (SPT) открыли и изучили несколько массивных скоплений галактик ранней Вселенной, существовавших через 4,5 миллиарда лет после Большого взрыва. 

Исследование показало, что даже в эту раннюю эпоху, когда во всей Вселенной зажигались новые звезды, в галактиках, расположенных в центральных областях массивных скоплений галактик, звездообразование было подавлено.

Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics; главный автор В. Страццулло (V. Strazzullo).

Открыт самый крупный и тяжелый объект ранней Вселенной

Огромные «семьи» галактик, включавшие в себя тысячи аналогов Млечного Пути, существовали во Вселенной уже через два миллиарда после Большого Взрыва. Это в очередной раз ставит под сомнение текущие космологические теории, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics. «Нам впервые удалось открыть столь большое скопление, расположенное на столь большом расстоянии от нас. Все известные объекты такого рода расположены в более «современной» части Вселенной, где у них было достаточно времени для набора массы и эволюции. Поэтому открытие «Гипериона» стало большим сюрпризом для нас», — рассказывает Ольга Куччати (Olga Cucciati) из Национального астрофизического института Италии в Болонье. Первые галактики, как считают ученые, появились в результате прямого гравитационного коллапса гигантских облаков газа. Эти скопления газа, в свою очередь, возникли из-за небольших неравномерностей в распределении материи, порожденных гравитационным «эхом» процесса сверхбыстрого расширения мироздания после Большого Взрыва. Часть этих облаков превратились в одиночные галактики, а другие, более крупные, стали родоначальниками десятков и сотен «звездных мегаполисов», объединенных в скопления и суперскопления. Еще в конце прошлого века астрономы-теоретики предположили, что первые галактики, возникшие в первый миллиард лет существования Вселенной, должны были отличаться небольшими размерами и массой.

В последние годы, как отмечает Куччати, эти теории стали подвергать сомнению – «Хаббл», ALMA и другие мощнейшие телескопы постоянно открывают все более древние и крупные галактики, существовавшие практически в то же время, когда возникли первые звезды, а Вселенная стала полностью прозрачной и доступной для наблюдений.

Кучатти и ее команда открыли еще одно подтверждение того, что текущие представления об эволюции ранней Вселенной не соответствуют действительности, наблюдая за примерно десятью тысячами древних галактик, сопоставимых по размерам с Млечным Путем и существовавших в первые два миллиарда лет после Большого Взрыва.

Проводя своеобразную «перепись» подобных объектов, ученые надеялись понять, как эволюционировали первые «звездные мегаполисы» Вселенной и в каких условиях они могли возникнуть.

Этот анализ неожиданным образом показал, что весомая часть этих галактик, около тысячи из них, была сосредоточена в относительно небольшом сегменте созвездия Секстанта. Вычислив расстояния и проанализировав манеру их движения, астрофизики поняли, что все эти они объединены в гигантское скопление, которое ученые временно назвали «Гиперионом». Его общая масса, как показали дальнейшие наблюдения, составляет примерно 270 триллионов солнечных масс, что сопоставимо с крупнейшими гигантскими скоплениями галактик, расположенными неподалеку от Земли. При этом, несмотря на схожую массу и размеры, «Гиперион» заметно отличается по своему облику от современных скоплений.

К примеру, современные группы галактик имеют более «ветвистую» и неоднородную структуру, что совершенно не характерно для самой крупной структуры юной Вселенной, открытой Кучатти и ее коллегами. С чем это связано, ученые пока не знают, но планируют выяснить в ближайшее время, наблюдая за «Гиперионом» при помощи наземных и орбитальных телескопов.

Галактики, падающие на скопление, демонстрируют живописный "хвост"

Астрономы при помощи космического рентгеновского телескопа НАСА Chandra ("Чандра") запечатлели гигантский "хвост" горячего газа, протянувшийся более чем на один миллион световых лет со стороны группы галактик, падающей в глубины большего по размерам скопления галактик. Подобные открытия позволяют астрономам глубже понять обстановку и условия, в которых происходила эволюция крупнейших структур Вселенной. Скопления галактик являются крупнейшими структурами во Вселенной, связанными гравитационно. И хотя скопления могут содержать сотни и даже тысячи галактик, львиная доля массы скопления приходится на горячий газ, который испускает рентгеновские лучи, и невидимую темную материю. Но как эти космические гиганты могли вырасти до таких размеров? На этом новом снимке показан один из механизмов: захват галактик действием экстремально мощной гравитации скопления галактик. На расположенном слева изображении представлен общий вид скопления галактик под названием Абель 2142. Это скопление содержит сотни галактик, окруженных горячим газом с температурой в несколько миллионов градусов Цельсия, который наблюдался при помощи обсерватории Chandra (фиолетовый цвет). Центр скопления Абель 2142 расположен в центре этого облака фиолетового излучения, в нижней части этого изображения. Здесь показан только горячий газ, поскольку менее горячий газ, расположенный дальше от середины скопления, не обнаруживается как "фиолетовое излучение". 

На этом комбинированном снимке данные, собранный при помощи "Чандры", объединены с оптическими данными, собранными при помощи Слоуновского цифрового обзора неба и представленными в красном, зеленом и голубом цветах.

Яркий рентгеновский "хвост", расположенный в верхнем левом углу левого изображения, направлен в сторону скопления галактик Абель 2142. На правом изображении этот "хвост" представлен крупным планом. Основная часть хвоста является упорядоченной, поскольку газ этой группы галактик "защищают" от разрывов под действием гравитации скопления магнитные поля; и только ближе к верхней его части "хвост" становится неправильным по форме и клочковатым - это зона турбулентности.

Нижняя часть "хвоста" светится ярче, чем его верхняя часть. Согласно астрономам, это может быть связано с яркими активными ядрами галактик группы, расположенных в ее "нижней" части.

Астрономы обнаружили почти 500 взрывов в ядрах галактик

Кроме почти одного миллиарда звезд Млечного пути миссия Gaia («Гея») Европейского космического агентства также наблюдает экстрагалактические объекты. Автоматизированная система предупреждений этого космического аппарата уведомляет астрономов об обнаружении так называемых «транзиентов», или кратковременных вспышек. В новой научной работе команда астрономов открыла, что, скорректировав алгоритмы существующей автоматизированной системы предупреждений, можно использовать аппарат Gaia для обнаружения сотен необычных транзиентов в центрах галактик. Исследователи обнаружили примерно 480 транзиентов за период примерно в один год. Этот новый метод может быть принят на вооружение уже в ближайшее время, позволяя астрономам определять природу этих загадочных событий. Исследователи во главе с Зузанной Кострзева-Рутковской (Zuzanna Kostrzewa-Rutkowska) из Нидерландского института космических исследований провели поиск по базе данных миссии Gaia транзиентов, наблюдающихся близ ядер галактик в период между июлем 2016 г. и июнем 2017 г. Они использовали в своей работе каталог галактик – из Релиза данных №12 Слоуновского цифрового обзора неба – и математический метод собственной разработки. Этот новый математический инструмент позволил астрономам идентифицировать редкие вспышки, наблюдающиеся близ центров галактик. Кострзева-Рутковская и ее коллеги идентифицировали 480 таких событий, из которых лишь пять событий были распознаны прежде автоматизированной системой предупреждений космического аппарата Gaia.

Изучение таких кратковременных вспышек представляет большой интерес для астрономов, поскольку эти вспышки часто связаны с такими событиями, как поглощение черной дырой подошедшей к ней слишком близко звезды – а эти события, в свою очередь, могут помочь обнаружить редкие черные дыры промежуточных масс, которые, пребывая в состоянии покоя, не видны в объективы телескопов, пояснили авторы.

Магнитное поле галактик может иметь упорядоченную структуру, выяснили ученые

Турбулентные процессы, протекающие в галактиках, приводят к формированию обширных магнитных полей – которые часто имеют упорядоченную структуру в большом масштабе. Эти находки были сделаны астрономами из Рурского университета в Бохуме, Германия, проанализировавшими данные, собранные при помощи современных радиотелескопов. «Галактики, такие как наш Млечный путь, представляют собой почти плоские объекты, которые мы часто изображаем как диски, - описывает главный автор исследования, профессор Рурского университета доктор Ральф-Юрген Детмар (Ralf-Jürgen Dettmar). – Раньше считалось, что магнитные поля галактик заключены внутри этих дисков». Однако новые данные, полученные группой Детмара при помощи радиотелескопа Jansky Very Large Array, расположенного на территории Северной Америки, не подтвердили этого предположения. Подобно магнитному полю Земли, простирающемуся за пределы планеты далеко в межпланетное пространство, магнитное поле галактик простирается далеко в межгалактическое пространство, выяснили исследователи в своей работе.

Магнитные поля галактик формируются в результате множества звездных взрывов, эффекты которых длятся в течение сотен миллионов лет. Энергия взрывов всех сверхновых галактики вносит вклад в формирование ее магнитного поля. Учитывая тот факт, что взрывы сверхновых представляют собой хаотические процессы, ученые не ожидали увидеть упорядоченность в крупномасштабной структуре магнитного поля галактики. Однако наблюдения, проведенные командой Детамара, показали как раз такую упорядоченность – по крайней мере в случае некоторых галактик. Механизмы формирования такой упорядоченности пока остаются загадкой для астрономов.

Исследование вышло в научном журнале Rubin, издаваемым Рурским университетом.

Поиски темной материи в самых крохотных галактиках Вселенной

Астрофизики из Сиднейского университета, Австралия, и Эдинбургского университета, Шотландия, разработали новый метод измерения количества темной материи в центрах крохотных, «карликовых галактик». Темная материя составляет большую часть массы Вселенной, однако ее до сих пор ни разу не удалось наблюдать напрямую. В зависимости от ее свойств темная материя может быть или плотно сконцентрирована в центрах галактик или более равномерно распределена по относительно большим областям пространства. Сравнивая распределение темной материи в галактиках с подробными математическими моделями, исследователи могут проверить работоспособность той или иной гипотезы относительно природы темной материи. Самые строгие ограничения на свойства темной материи могут быть наложены при изучении самых небольших галактик во Вселенной, карликовых галактик. Самые крохотные из них могут содержать всего лишь по несколько тысяч или десятков тысяч звезд – так называемые «сверхтусклые» галактики. Такие мини-галактики, обнаруживаемые, например, вокруг Млечного пути, почти целиком состоят из темной материи. Однако при попытке выяснить распределение темной материи в таких галактиках ученые сталкиваются с трудностями, поскольку в них содержится очень мало газа и звезд – слишком мало для проведения требуемых измерений.

В новой работе ученые во главе с Филиппо Контента (Filippo Contenta) смогли преодолеть эту трудность, использовав новый метод расчета распределения темной материи в карликовых галактиках, основанный на измерении скорости расширения плотных скоплений звезд, расположенных близ центра галактики. Команда применила разработанный ею метод к недавно открытой сверхтусклой галактике Эридан II и обнаружила в центре этой галактики намного меньше темной материи, чем предсказывалось многими моделями.

Потоки молекулярного газа в галактиках оказались ионизованы

В большинстве галактик протекают процессы, которые влияют как на центральную сверхмассивную черную дыру, так и на распределение скоростей газовых потоков и светимость галактики. Астрономы подозревают, что в таких процессах принимает участие своего рода «обратная связь», и одной из наиболее популярных является гипотеза о вытекающих из галактики газовых потоках. Такие потоки материи обусловливают сокращение запасов «звездообразовательного материала» в галактике, за счет которого также происходит питание центральной черной дыры. Первое доказательство существования таких потоков молекулярного газа было получено при помощи спутника, проводившего наблюдения в инфракрасном диапазоне, 20 лет назад: скорость молекул OH в составе потока, направленного из галактики, составила тысячи километров в секунду – выяснили наблюдения спектральных линий этих молекул в ИК-диапазоне. Космическая обсерватория Herschel («Гершель») недавно позволила выяснить, что в некоторых экстремальных случаях мощные потоки молекул переносят свыше одной тысячи солнечных масс материала в год, а их световая энергия составляет несколько процентов от общей световой энергии галактики.

Астрономы из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра во главе с Эдуардо Гонсалесом-Алфонсо (Eduardo Gonzalez-Alfonso) теперь открыли, что в составе этих потоков горячего молекулярного газа также присутствует молекула OH+, признаки наличия которой прослеживаются до тора из материи, окружающего центральную сверхмассивную черную дыру. Ученые возглавляют команду, которая проанализировала и смоделировала три спектральные линии, соответствующие молекуле OH+ и одну линию, соответствующую ионизированной молекуле воды H2O+ в галактике Маркарян 231. Эти линии подтверждают большую часть выводов, сделанных в результате анализа молекулярного газа; самый любопытный результат исследования состоит, однако, в обнаружении огромного количества ионизованного материала, масса которого достигает почти 10 процентов от массы нейтрального газа.

Ученые считают, что ионизация такого большого количества газа невозможна под действием только лишь ультрафиолетового излучения звезд и рентгеновских лучей. Вместо этого авторы полагают, что за ионизацию этого газа отвечают космические лучи, энергия которых повышается при многократном ускорении за счет ударных волн, возникающих при формировании звезд, и других космических процессах.

Телескоп «Хаббл» запечатлел две сливающиеся галактики

Телескоп «Хаббл» — совместный проект NASA и Европейского космического агентства (ЕКА) – находится на низкой околоземной орбите вот уже почти 28 лет. За это время аппарат пережил несколько поломок и починок, прошел несколько модернизаций и, конечно же, подарил нам бесчисленное количество просто фантастических снимков космических просторов. Совсем недавно ЕКА опубликовало одно из полученных «Хабблом» изображений – фотографию двух спиральных галактик, расположенных в 350 миллионах световых лет от нас и переживающих процесс своего слияния. Хотя на изображении видно, что ядра этих галактик все еще находятся на достаточном удалении друг от друга, форма обеих галактик уже начала деформироваться под действием мощнейших гравитационных сил. Как указывается в опубликованном ЕКА сообщении, у галактик на снимке наблюдается необычно длинные приливные хвосты — тонкая, вытянутая область из звезд и межзвездного газа, которая простирается из галактики в окружающее пространство. Регионы, отображаемые синим цветом на снимке, представляют собой «звездные ясли» — области, где по-прежнему происходит формирование новых звезд.

Процесс слияния двух космических тел займет множество миллионов лет. На самом деле оригинальный снимок двух этих галактик был опубликован еще в 2008 году, однако изображение выше является результатом работы камер Advanced Camera for Surveys (ACS) и Wide Field Camera 3 (WFC3), установленных на «Хаббле».

Агентство сообщает, что об этой сливающейся паре галактик стало известно еще около 52 лет назад, когда ученые пытались разобраться в одном необычном галактическом феномене:


«Пара Arp 256 была впервые каталогизирована американским астрономом Хэлтоном Арпом в 1966 году и наряду с другими 338 галактиками попала в его «Атлас пекулярных галактик», который служит наглядной иллюстрацией процесса эволюции, изменения, взаимодействия и поглощения галактик. Эти пекулярные галактики невозможно отнести к определенному классу в последовательности Хаббла. Они как естественный эксперимент в космических масштабах, наблюдение за которым позволяет ученым лучше понять физические процессы, заставляющие спиральные и эллиптические галактики приобретать новые формы».

Галактические слияния — это невероятно масштабные и мощные по своей природе события, способные изменить внешний вид всей Вселенной. Как указывает Space.com, эти явления для нынешней стадии эволюции Вселенной являются обыденными. Аналогичная судьба примерно через 4 миллиарда лет ожидает и нашу галактику Млечный Путь, которая столкнется со своим ближайшим соседом галактикой Андромеды. Тем не менее благодаря колоссальным расстояниям между звездными объектами вероятность того, что наше Солнце столкнется с какой-нибудь звездой из другой галактики, крайне низка. В то же время есть вероятность, что наша Солнечная система может быть отодвинута куда-то ближе к внешним границам нашей галактики либо вообще выброшена из нее. Сайт также добавляет, что в такие моменты самым опасным местом будут являться окрестности сливающихся сверхмассивных черных дыр, расположенных в самых центрах галактик.

Обнаружены массивные молодые галактики в гало из темной материи

Астрономы ожидают, что первые галактики Вселенной, те галактики, которые сформировались спустя всего лишь несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, должны быть похожи на карликовые галактики, которые мы наблюдаем в близлежащей Вселенной сегодня. Эти ранние агломерации из нескольких миллиардов звезд каждая затем становились «строительными кирпичиками» для более крупных галактик, которые появились во Вселенной спустя несколько миллиардов лет после Большого взрыва. Новые наблюдения, проведенные при помощи радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) группой астрономов во главе с Д.П. Марроне (D. P. Marrone), профессором астрономии Аризонского университета, США, отодвигают границу начала формирования гигантских галактик еще дальше в прошлое – вплоть до отметки в 780 миллионов лет после Большого взрыва. В этой новой работе исследователи наблюдали две галактики, совместно известные как SPT0311-58, при помощи явления гравитационного линзирования.

 Эффект гравитационного линзирования вытекает из Общей теории относительности и состоит в том, что массивное небесное тело, лежащее на переднем плане, способно собирать свет, идущий мимо него от далекого объекта, работая за счет гравитации подобно оптической линзе. Использование эффекта гравитационного линзирования позволяет рассмотреть далекий объект с более высоким уровнем подробностей, чем при отсутствии этого эффекта.

Наблюдения этих галактик показали, что большая по размерам галактика пары формирует звезды со скоростью 2900 солнечных масс в год, содержит 270 миллиардов солнечных масс газа и 3 миллиарда солнечных масс пыли. Общая масса звезд меньшей по размерам галактики составляет порядка 35 миллиардов масс Солнца, а скорость формирования звезд в ней растет на 540 солнечных масс в год из-за взаимодействия с большей галактикой.

Кроме того, наблюдения, проведенные исследователями показали, что галактики окружает гигантское гало из темной материи, ускоряющее гравитационный коллапс материи и увеличивающее скорость звездообразования в галактиках.

"Космическая змея" раскрыла тайны рождения первых звезд

Наблюдения за необычной галактикой, ставшей похожей на гигантскую "змею" в результате ее искривления гравитационной линзой, помогли астрономам узнать, как формировались одни из первых звезд в юной Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy. "Мы давно предполагали, что гигантские скопления газа длиной в тысячи световых лет, где рождались первые звезды Вселенной, на самом деле состояли из множества мелких и не связанных между собой "звездных яслей". Нам невероятно повезло, что мы смогли подтвердить эти предположения при помощи снимков, полученных благодаря "космической змее", — рассказывает Валентина Тамбурелло (Valentina Tamburello) из университета Цюриха (Швейцария). Считается, что любое скопление материи большой массы, в том числе и темной, взаимодействует со светом и заставляет его лучи искривляться, как это делают обычные оптические линзы. Такой эффект ученые называют гравитационным линзированием. В некоторых случаях искривление пространства помогает астрономам увидеть сверхдалекие объекты – первые галактики Вселенной и их ядра-квазары — которые были бы недоступны для наблюдения с Земли без гравитационного "увеличения".

Если два квазара, галактики или других объекта расположены друг за другом для наблюдателей на Земле, возникает интересная вещь – свет более далекого объекта расщепится при прохождении через гравитационную линзу первого. Из-за этого мы увидим не два, а пять ярких точек, четыре из которых будут световыми "копиями" более далекого объекта.

Подобная структура часто называется "Эйнштейновским крестом" из-за того, что ее существование предсказывается теорией относительности. Что самое важное, эта же теория говорит, что каждая копия объекта будет представлять собой "фотографию" квазара, галактики или сверхновой в разные периоды их жизни из-за того, что их свет тратил разное количество времени на выход из гравитационной линзы.

Одним из самых ярких примеров подобных линз является скопление галактик MACSJ1206 в созвездии Девы, больше известное среди астрономов под названием "космическая змея". Оно получило такое имя из-за того, что притяжение этой группы "звездных мегаполисов" искривляет свет еще более далекой галактики таким образом, что она превратилась в полоску света, похожую на гигантскую змею.

Ее "зеркальные" отражения, как заметили Тамбурелло и ее коллеги, имеют нормальную, неискаженную форму, что позволило ученым использовать эту "змею" для изучения того, как устроены звездные ясли в древней галактике, и проверить популярные сегодня теории о том, что пыль и газ вели себя в "юной" Вселенной совсем не так, как сегодня.

Дело в том, что снимки других гравитационных линз, полученные при помощи "Хаббла", показали, что подобные галактики состоят из нескольких гигантских "звездных яслей" шириной в тысячи световых лет и массой в миллиарды Солнц, внутри которых формируются причудливые гигантские звезды, почти полностью состоящие из чистого водорода. Ни подобные скопления газа, ни такие светила не существуют сегодня в принципе, что заставило многих космологов считать, что в ранней Вселенной могли господствовать совсем другие условия, чем сейчас.

Как показали наблюдения за "копиями" увеличенной галактики, на самом деле это не совсем так – гигантские облака газа, найденные "Хабблом", на самом деле представляют собой десятки крупных "звездных яслей" длиной в 60-90 световых лет, расположенных близко друг к другу. Их масса гораздо скромнее – они тяжелее Солнца лишь в десятки миллионов, а не в миллиарды раз.

Как признают исследователи, это также трудно объяснить при помощи современных теорий эволюции галактик, но они тоже могут быть разделены на множество мелких объектов, которые мы пока не видим. С другой стороны, это никак не объясняет того, почему внутри этих скоплений наблюдается запредельно высокая плотность и скорость формирования звезд.

Новое поколение наземных телескопов, таких как европейский E-ELT и скандальный американский TMT, как надеются Тамбурелло и ее коллеги, поможет проверить это предположение и полностью раскрыть загадку того, почему в этих галактиках новые светила формировались в сотни и тысячи раз быстрее, чем рождаются звезды в Млечном Пути сегодня.

Космическое ДТП: "ХАББЛ" сфотографировал столкновение галактик

Орбитальная обсерватория "Хаббл" получила детальные фотографии двух столкнувшихся галактик в созвездии Рака. В результате столкновения галактики "рассыпались" на два ярких и длинных хвоста, состоящих из миллионов звезд, информирует сайт космического телескопа. Последние наблюдения за движением звезд в других галактиках и в Млечном Пути показывают, что столкновения и слияния "звездных мегаполисов" являются обычной вещью для Вселенной. Как оказалось, почти все галактики когда-то переживали подобные "космические ДТП". Сегодня астрономы активно наблюдают за подобными событиями, так как их детали могут помочь нам понять, какую роль такие столкновения играют в процессе "смерти Вселенной" - постепенном угасании всех галактик из-за потери ими способности формировать новые звезды. Многие астрономы сегодня считают, что вспышки звездообразования и взрывы сверхновых, возникающие после столкновения галактик, иногда разогревают запасы холодного газа в них до таких температур, не совместимых с рождением новых светил. В некоторых случаях этого не происходит, и ученые пытаются понять, что именно управляет жизнью и смертью галактик.

Галактика NGC 2623 в созвездии Рака, удаленная от нас примерно на 250 миллионов лет, является ярким примером конечного результата подобных столкновений - слияние двух галактик, начавшееся несколько сотен миллионов лет назад, привело к тому, что они потеряли свою оригинальную форму и превратились в два гигантских "головастика". Их яркие хвосты состоят из множества регионов звездообразования, в которых рождаются сотни новых светил в год.

Когда процесс слияния завершится, эти хвосты исчезнут и NGC 2623 превратится в обычную "мертвую" эллиптическую галактику, процессы формирования звезд в которой прекратились из-за чрезмерно высоких температур газа в ее внешних пределах, мешающих притоку свежей межгалактической материи.

Как сегодня считают ученые, Млечный Путь превратится в подобный объект примерно через 4 миллиарда лет, когда наша Галактика столкнется с ее ближайшей соседкой - галактикой Андромеды. Изучение NGC 2623 и других подобных объектов может помочь нам понять, как именно будет происходить этот процесс и чем он может завершиться.

Взаимодействующие галактики Arp 142

Космический дельфин, или Arp 142 - группа взаимодействующих галактик, которую образовали спиральная галактика NGC 2936 и эллиптическая галактика NGC 2937. Две галактики находились близко друг к другу после своего рождения, вследствие чего они начали взаимодействовать друг с другом, вызывая причудливое изменение форм в обоих объектах. В некоторых случаях галактики могут слиться в одну, но бывают ситуации, когда они в итоге разлетятся в разные стороны. Класс галактик под названием «Arp» назван в честь американского астронома Хэлтона Арпа, который издал в 1966 году Атлас пекулярных галактик (пекулярная галактика — галактика, которую невозможно отнести к определенному классу в последовательности Хаббла, поскольку она обладает ярко выраженными индивидуальными особенностями). Создавая каталог, Арп хотел понять, как галактики развивались и изменяли свою форму в течение долгого времени, так как в то время этот вопрос был плохо понятен. Он выбирал объекты для каталога основываясь на их странном поведении. Позже, астрономы выяснили, что большинство галактик в каталоге являются взаимодействующими или сливающимися галактиками.

В верхней части изображения видны две яркие звезды, которые лежат на переднем плане относительно пары Arp 142. Одна из них окружена ореолом с небольшим хвостом синего цвета — другая галактика, значительно дальше остальных объектов, которая из-за этого не может участвовать во взаимодействии в этой системе. То же самое можно сказать и про другие галактики синих и красных цветов, лежащих за Arp 142. Изображение является комбинацией видимого и инфракрасного диапазона света, полученной от космического телескопа «Хаббл».

Скопление галактик Abell 2052

Космический телескоп «Чандра» в деталях рассмотрел скопление галактик Эйбелл 2052 (Abell 2052), которое находится в 480 миллионов световых лет от Земли. В результате мы видим странную спираль, обступающую одну из галактик скопления, спираль, которая совершенно не видна в оптическом диапазоне. Это — очень горячий межзвездный газ, нагретый примерно до 30 миллионов градусов. Он окружает массивную эллиптическую галактику, ядро скопления Abell 2052; при этом спираль вытянулась почти на миллион световых лет! Столь грандиозные размеры (равно как и форма газа) стали следствием столкновения Abell 2052 с меньшим скоплением. По мере приближения меньшее скопление начало гравитационно влиять на плотный горячий газ в ядре Abell 2052, буквально вытягивая его за пределы «обитания». После того как скопление прошло сквозь Эйбелл 2052, движение газа поменялось на обратное; он прошел через центр, образовав колебания, аналогичные тем, что образует вино при движении бокала взад-вперед. В данном случае в роли стеклянных стенок выступают гравитационные силы. Из-за того, что столкновение между скоплениями произошло не точно по центру Эйбл 2052, газ закрутился в спираль.

Комбинированное изображение скопления галактик Эйбелл 2052 

(в оптике и в рентгеновских лучах).

Такого рода «болтанка» в Abell 2052 имеет важные физические последствия. Во-первых, она помогает выталкивать более плотный и холодный газ (его температура «всего» около 10 миллионов градусов), дальше от центра скопления. Это мешает дальнейшему охлаждению газа в ядре и, вероятно, ограничивает количество формирующихся звезд в центральной галактике. Во-вторых, подобные колебательные движения должны перераспределять тяжелые химические элементы, образовавшиеся в результате взрывов сверхновых звезд. Это углерод, азот, железо и кислород — то есть те элементы, которые, как мы знаем, чрезвычайно важны для зарождения и развития жизни.

Следует добавить, что наблюдения скопления Abell 2052 длились очень долго — больше недели. Такие глубокие наблюдения нужны были, чтобы проявить все возможные детали. И все равно потребовалась дополнительная обработка снимка для выявления некоторых особенностей.

Обратите внимание на четкие и яркие пузыри газа с плотными и относительно холодными краями, выброшенные из центра галактики-ядра скопления Abell 2052. Судя по всему, авторство этого сложного рисунка следует приписать сверхмассивной черной дыре в центре эллиптической галактики. А раз газовая «болтанка» мешает охлаждаться оставшемуся газу в центре галактики-ядра, это с неизбежностью накладывает определенные ограничения на сверхмассивную черную дыру, «сидящую» в ней.