Галактика IC 10

IC 10 — неправильная галактика в созвездии Кассиопея. Она была обнаружена Льюисом Свифтом в 1887 году. Николас Майалл в 1935 году предположил, что объект является внегалактическим. Эдвин Хаббл подозревал, что она может принадлежать к Местной группе галактик, однако её статус оставался неопределенным в течение десятилетий. Лучевая скорость IC 10 была измерена в 1962 году, и было установлено, что она удаляется от Млечного Пути со скоростью в 350 км/с, что усилило доказательства её членства в Местной группе. Окончательно её принадлежность к Местной группе была подтверждена в 1996 году прямыми измерениями расстояния на основе наблюдения цефеид. Несмотря на свою близость, галактика довольно трудна для изучения, потому что находится вблизи плоскости Млечного Пути. Видимое расстояние между IC 10 и галактикой Андромеды является примерно таким же, как видимое расстояние между галактиками Андромеды и Треугольника, в связи с чем IC 10 может принадлежать к подгруппе М 31.

IC 10 является единственной галактикой в Местной группе, проявляющей активное звездообразование. В ней находится намного больше звёзд Вольфа-Райе на квадратный килопарсек (5,1 звёзд на кпк²), чем в Большом Магеллановом Облаке (2,0 звёзд на кпк²) или Малом Магеллановом Облаке (0,9 звёзд на кпк²). Хотя галактика имеет светимость, аналогичную ММО, она значительно меньше по массе и размерам. Её металличность выше в сравнении с ММО; это позволяет предположить, что формирование звезд в ней продолжается в течение более длительного периода времени. Соотношение между двумя типами звёзд Вольфа-Райе (WC и WN) в IC 10 сильно отличается от соотношения в других галактиках Местной группы, что может быть как-то связано с природой звездообразования галактики. В настоящее время скорость звездообразования в галактике составляет 0,04-0,08 солнечных масс в год. Если оно будет продолжаться далее в том же темпе, то газа в галактике хватит лишь на несколько миллиардов лет.

Наблюдения IC 10 в дальней инфракрасной области показывают, что количество мелких гранул пыли в этой галактике относительно мало по сравнению с крупной фракцией[2]. Предполагается, что малые гранулы существовали ранее, но были уничтожены сильным ультрафиолетовым излучением в окрестностях горячих светящихся звезд, образовавшихся в последней вспышке звездообразования.

Галактика содержит огромную водородную оболочку (угловые размеры 68′ × 80′), которая гораздо больше её угловых размеров в видимом свете (5,5′ × 7,0′). IC 10 также необычна тем, что видимая часть галактики вращается в другом направлении, чем внешняя оболочка[1]. В центре галактики содержится область ионизированного водорода, поддерживаемого в этом состоянии ультрафиолетом горячих звёзд.

IC 10 X-1

В 2007 году в IC 10 обнаружена чёрная дыра звёздной массы, наиболее массивная из наблюдавшихся (24-33 M☉). Она проявляет себя как рентгеновский источник (получивший название IC 10 X-1) с мощностью 2·1038 эрг/с, периодически затмевающийся звездой-компаньоном (которая является звездой Вольфа — Райе с массой 7,64 ± 1,26 M☉). Период обращения в паре составляет 34,93 ± 0,04 часа, проекция орбитальной скорости на луч зрения достигает 370 км/с. В будущем (через примерно 0,3 млн лет) звезда-компаньон также превратится в чёрную дыру, и пара чёрных дыр через некоторое время (1,2 - 2,6 млрд лет) испытает слияние.

Снимок: «Спрятавшаяся» галактика запечатлена космическим телескопом «Хаббл»

Галактика IC 342 представляет собой весьма непростой для наблюдений космический объект. Хотя она очень яркая, однако эта галактика расположена близ экватора диска галактики Млечный путь, где обзору далеких объектов мешают светящийся космический газ, яркие звезды и темная, закрывающая собой яркие объекты пыль. Для того чтобы астрономы могли рассмотреть замысловатую спиральную структуру галактики IC 342, они должны вести наблюдения сквозь большое количество материала, расположенного в пределах нашей собственной Галактики – что отнюдь не так просто сделать, как может показаться! Поэтому этот снимок получил у астрономов из НАСА свое неофициальное название – «спрятавшаяся галактика» (Hidden Galaxy).

Расположенная очень близко (по астрономическим меркам) к Млечному пути, эта обширная спиральная галактика была бы на небе одной из самых ярких галактик, если бы не была заслонена от нас толстым слоем пыли. Галактика является очень активной, на что указывает многообразие цветов, наблюдаемых на этом снимке, полученном при помощи космического телескопа НАСА/ЕКА «Хаббл», где представлена только центральная часть этой галактики.

Восхитительная композиция из формирующих собой спираль горячих областей, где рождаются голубые звезды; красноватых, более холодных областей богатых газом и темных полос непрозрачной пыли видна на этом изображении вокруг центрального, яркого ядра. В 2003 г. астрономы подтвердили, что это ядро относится к особому типу ядер, так называемых HII ядрер – название, указывающее на присутствие ионизированного водорода – в которых происходит формирование новых звезд с высокой скоростью.

M60-UCD1 - ультракомпактная карликовая галактика, содержащая супермассивную черную дыру

Астрономы из Университета Юты обнаружили, что одна ультракомпактная карликовая галактика M60-UCD1 содержит в своем ядре сверхмассивную черную дыру. Диаметр M60-UCD1 составляет лишь 300 световых лет — 1/500 диаметра Млечного Пути. Галактика содержит около 140 миллионов звезд. На сегодняшний день, это самая маленькая галактика, обладающая таким сверхмассивным объектом внутри себя. Это открытие предполагает, что огромные черные дыры могут быть распространены шире, чем это принято считать сейчас. «Эта галактика — самый маленький и самый легкий объект, о котором мы знаем, что он содержит сверхмассивную черную дыру. К тому же эта галактика сильнее всех остальных испытывает на себе влияние своей собственной черной дыры», — Анил Сет, ведущий автор исследований. В своей работе астрономы использовали помощь телескопа Джемини-Север (Gemeni North) — 8-метрового телескопа оптического и инфракрасного диапазонов, расположившегося на гавайской горе Мауна-Кеа. Еще использовались снимки галактики, полученные космическим телескопом Хаббл. Все эти приборы вместе позволили обнаружить, что у маленькой изучаемой галактики M60-UCD1 есть черная дыра с массой, равной 21 миллиону Солнц.

В центре галактика M60, а внизу показана ультракомпактная карликовая галактика M60-UCD1. Снимок Хаббла. Источник: NASA/Space Telescope Science Institute/European Space Agency

Это открытие показывает, что во Вселенной могут существовать десятки тысяч других карликовых галактик, которые, вероятно, также содержат в себе сверхмассивные черные дыры. А эти галактики-карлики могут быть, в свою очередь, остатками больших галактик, которые были выброшены в космическое пространство в результате космических столкновений.

«Мы просто не может предположить ни один другой способ, с помощью которого такая маленькая галактика может иметь такую большую черную дыру. В космосе есть множество подобных ультракомпактных карликовых галактик, и потенциально каждая из них может содержать такую же большую черную дыру», — Анил Сет

Черные дыры появляются на месте погибших звезд или звездных скоплений. В результате сильнейшего гравитационного притяжения даже частицы света не могут ее покинуть, если они пересекли горизонт события черной дыры. Но бывает и так, что сама дыра извергает в две противоположные стороны джеты, которые мы видим в форме рентгеновского и других видов излучения. Супермассивными черными дырами называют те, которые имеют массу по крайней мере 1 миллион Солнечных. Как думают ученые, такие дыры располагаются в центрах многих галактик. Так, например, у центральной супермассивной черной дыры в Млечном пути есть масса в 4 миллиона солнечных. И пусть эта цифра кажется очень большой, все же она составляет всего 0.01 процента от полной массы Галактики, которая равна 50 миллиардам солнечных масс. В сравнении с нашей галактикой, супермассивная черная дыра в центре ультракомпактной карликовой галактики M60-UCD1 в пять раз массивнее нашей черной дыры, с массой в 21 миллион Солнечных, и составляет ошеломляющие 15 процентов от массы всей галактики в 140 миллионов Солнц. Это довольно удивительно, учитывая, что Млечный путь в 500 раз больше и более чем в 1000 раз массивнее чем M60-UCD1.

«Мы предполагаем, что когда-то давно она была очень большой галактикой, возможно с 10 миллиардами звезд в ней, но она как-то прошла очень близко от центра еще большей галактики M60, и в результате этого процесса все звезды и темная материя были оторваны и стали частью M60. Это могло произойти, может быть, и 10 миллиардов лет назад, мы точно не знаем».

Сет говорит, что ультракомпактная карликовая галактика M60-UCD1 может быть обречена, хотя он не может сказать, когда именно она будет уничтожена, потому что не известна ее орбита вокруг галактики M60. M60 является одной из самых больших галактик в местной Вселенной. В конечном счете малая галактика сольется с большой, и когда это произойдет, их черные дыры так же сольются. Известно, что M60 так же притягивает к себе еще один объект — галактику NGC4647, которая в 25 раз легче ее.

Ультракомпактные карликовые галактики содержат в себе одни из самых плотных звездных скоплений во Вселенной. M60-UCD1 является самой массивной из всех. Диапазон их размеров ограничен несколькими сотнями световых лет (приблизительно несколько тысяч триллионов километров). Для сравнения, диаметр Млечного пути 100000 световых лет. Изучаемая галактика находится на расстоянии примерно 54 миллиона световых лет от Земли, но ее расстояние от M60 «всего» 22000 световых лет, что меньше расстояния Солнечной системы до центра Млечного пути. Астрономы долго дискутировали по поводу того, являются ли эти галактики бывшими центрами или ядрами других галактик, которые были оторваны во время былых столкновений, или они сами сформировались изначально в виде шаровых звездных скоплений приблизительно из 100000 звезд, родившихся вместе. В нашем Млечном пути приблизительно 200 шаровых скоплений, у некоторых галактик их тысячи.

Астрономы, с помощью телескопа Джемини-Север оценили скорость и направление движения звезд в галактике M60-UCD1, что показало, что галактика содержит значительно больше массы, чем ожидалось согласно анализу количества света, который она испускает. Звезды в центре галактики вращаются вокруг ядра со скоростями быстрее 500000 километров в час, это быстрее, чем обычные скорости движения звезд без влияния черной дыры. Существует альтернативная теория, которая гласит, что M60-UCD1 не имеет супермассивной черный дыры. Вместо нее ядро галактики населено огромным количеством тусклых массивных звезд. Но Сет говорит, что этот вариант команда рассмотрела. С помощью все того же телескопа Джемини-Север, а так же архивных фотографий Хаббла, им удалось установить, что большая масса сконцентрирована именно в центре галактики, что прямо указывает на присутствие супермассивной черной дыры. После этого астрофизики совсем поверили в теорию того, что эта карликовая галактика может быть оторванным ядром другой, большей галактики. Галактика, частью которой была M60-UCD1, имела массу около 10 миллиардов солнечных или приблизительно одну пятую массу Млечного пути.

Формирование карликовой галактики M60-UCD1. Видео начинается с фонового изображения, демонстрирующего снимок телескопа Хаббл, на котором изображена в центре галактика M60, галактика NGC4647 в верхнем правом углу, а M60-UCD1 расположилась в виде маленькой белесой точки в нижнем правом углу. Затем начинается процесс моделирования: показана обычная галактика (желтым и красным), вращающаяся вокруг M60. В течение приблизительно 500 миллионов лет сила гравитации отрывает звезды (красный цвет) от своей галактики, оставляя в итоге ультракомпактную карликовую галактику, известную как M60-UCD1. Источник: Holger Baumgardt, University of Queensland.

Галактика Сигара

Галактика Сигара (англ. M 82, Messier 82, NGC 3034, рус. Мессье 82) — спиральная галактика с перемычкой, с мощным звездообразованием в созвездии Большая Медведица. В центре галактики находится сверхмассивная чёрная дыра с массой порядка 3·107 Mс. Является спутником галактики M 81. В январе 2014 года в галактике обнаружена сверхновая звезда SN 2014J. Вначале предполагалось, что M82 — неправильная галактика. Однако, в 2005 году на снимках галактики в ближнем ИК-диапазоне после вычитания симметричного экспоненциального диска были обнаружены два симметричных спиральных рукава. Оба они начинаются на концах центральной перемычки и простираются примерно на три характерных размера диска. Несмотря на то, что рукава были открыты в ближнем ИК, по цвету они более голубые, чем сам диск. Если принять, что северная часть M 82 — ближняя к нам (как принимается в большинстве литературы), то наблюдаемое направление вращения предполагает отстающие спиральные рукава. Спиральную структуру ранее не удавалось рассмотреть из-за высокой яркости диска M 82, ориентации к нам под большим углом (~80°), а также из-за присутствия сложной сетки пылевых образований на снимках в видимом свете.

Активное звездообразование в ядре

В 2005 году телескоп Хаббл выявил 197 молодых массивных шаровых скоплений в ядре, свидетельствующих о высокоэнергичных процессах звездообразования. Средняя масса этих скоплений — порядка 2·105 Mс. В центре М 82 скорость формирования молодых звёзд в 10 раз быстрее, чем во всей нашей галактике Млечный Путь.

Район активного звездообразования в ядре М 82 имеет диаметр 500 пк. В оптическом диапазоне можно различить четыре уплотнения с повышенной поверхностной яркостью (обозначаемые A, C, D, и E). Эти уплотнения совпадают с источниками в рентгеновских лучах, инфракрасном и радиоволновом диапазонах. Предполагается, что они представляют собой самые заметные шаровые скопления. Уникальные, присущие только галактике M 82 биполярные выбросы (или сверхветер), похоже, сконцентрированы на уплотнениях A и C, и подпитываются энергией из сверхновых внутри уплотнений, которые происходят с частотой примерно раз в десять лет.

M 82 является архетипичным образцом галактики со вспышкой звездообразования, которое вызвано взаимодействием с близкой к ней спиральной галактикой M 81.

Космическая рентгеновская обсерватория Чандра обнаружила переменный рентгеновский источник, удалённый от центра М 82 примерно на 600 световых лет. Такой источник можно объяснить аккрецией на чёрную дыру промежуточной массы, от 200 до 5000 солнечных масс. Если эта информация подтвердится другими наблюдениями, то это будет первый пример обнаружения чёрной дыры из класса промежуточных масс.

M 82, подобно большинству галактик, скрывает в центре сверхмассивную чёрную дыру с массой примерно 3·107 солнечных масс, как следует из наблюдений звёздной динамики.

Неизвестный радиоисточник

В апреле 2010 года радиоастрономы, работающие в обсерватории Джодрелл-Бэнк Манчестерского университета, сообщили о наблюдении радиоисточника в М 82, испускающего радиоволны неизвестной природы. Возникло несколько теорий о природе этого радиоисточника, однако ни одна из них на сегодняшний день не согласуется полностью с наблюдаемыми данными. По одной из теорий, это может быть необычный микроквазар с высокой светимостью в радио-, но низкой светимостью в рентгеновском диапазоне, по аналогии с низкоэффективным галактическим рентгеновским микроквазаром SS 433. Однако все известные микроквазары производят огромное количество рентгеновского излучения, в то время как поток рентгеновского излучения от необычного объекта находится за порогом чувствительности. Радиоисточник расположен в нескольких угловых секундах от центра М 82, и поэтому скорее всего никак не связан с центральной сверхмассивной чёрной дырой. Наблюдается сверхсветовое движение радиоисточника со скоростью примерно в четыре раза выше скорости света по отношению к центру галактики. Это кажущееся сверхсветовым движение согласуется с моделью направленного в нашу сторону релятивистского выброса от массивной чёрной дыры и не означает, что сам источник движется со скоростью выше скорости света.

Сверхновая 2014 года

21 января 2014 года в галактике М 82 была обнаружена яркая сверхновая звезда SN 2014J (координаты α=09ч 55м 42,14с, δ=+69° 40′ 26,0″). На момент открытия сверхновая имела звёздную величину 11,7 и предположительно тип Ia. Благоприятное расположение галактики (Большая Медведица) и исключительная яркость делают эту сверхновую чрезвычайно привлекательным объектом для наблюдений с помощью любительских телескопов. После SN 1987A, это самая близкая к Земле сверхновая за последние 27 лет. Возможность влияния звезды на M 82 пока неясна.

Десятки новых сверхдиффузных галактик открыты в скоплении галактик Абель 2744

Астрономы обнаружили в общей сложности 76 новых сверхдиффузных галактик (ultra-diffuse galaxies, UDGs) внутри массивного скопления галактик Абель 2744 (также известного как скопление галактик Пандоры). Это открытие позволяет пополнить список галактик, входящих в состав этого скопления, а также помогает глубже понять природу галактик типа UDG в целом. UDG представляют собой галактики с экстремально низкой плотностью. Крупнейшие из UDG имеют размеры, близкие к размерам Млечного пути, однако при этом в них содержится в среднем примерно в 100 раз меньше звезд, чем в нашей родной галактике. 

Загадка галактик UDG до сих пор не разгадана учеными – неясно, почему эти тусклые, но крупные галактики не разрываются под действием приливных сил со стороны скопления галактик. Кроме того, неясно также, какая часть UDG-галактик представляет собой «неудавшиеся» гигантские галактики с высокой светимостью, какая – раздувшиеся карликовые галактики, а какие из этих галактик имеют иное происхождение.

Абель 2744 представляет собой гигантское скопление галактик, расположенное на расстоянии примерно 4 миллиона световых лет от нас в направлении созвездия Скульптор.

В этом новом исследовании группа астрономов во главе со Стивеном Янсенсом (Steven Janssens) из Торонтского университета, Канада, изучив данные, собранные при помощи космического телескопа «Хаббл», обнаружила 76 новых UDG – 41 в поле скопления и 35 – в параллельном поле. Исследователи также оценили общее число галактик класса UDG в скоплении Абелль 2744; оно оказалось равным порядка 2100 галактикам.

Кроме того, в рамках исследования Янсенс и его коллеги смогли оценить число сверхкомпактных карликовых галактик (ultra-compact dwarf, UCD) в скоплении Абелль 2744. Согласно расчетам, их число составляет порядка 385 галактик.

Исследователи делают вывод, что некоторые UCD-галактики в скоплении Абелль 2744 однажды были ядрами или спутниками падающих на скопление галактик типа UDG, отмечая, что последние в конечном счете подвергаются разрушительному воздействию приливных сил, действующих со стороны скопления.

Астрономы получили фото космической "огненной" Печи

Астрономы с помощью Обзорного телескопа VLT получили снимок кластера галактик, который расположился в южном созвездии Печи. Снимок был опубликован на официальном сайте Европейской южной обсерватории. В центре скопления, которое располагается на расстоянии 65 миллионов световых лет от Земли, расположилась галактика-каннибал NGC 1399. Такие cD-галактики похожи на эллиптические, но они больше и отличаются протяженными слабыми оболочками. Эти их особенности объясняются тем, что они поглотили галактики меньшего размера, стянутые гравитацией к центру скопления.

Как отмечают астрономы, процесс поглощения NGC 1399 другой галактики можно заметить и сейчас. Группа ученых выявила слабый светящийся мостик между NGC 1399 и галактикой меньшего размера NGC 1387 справа от нее. Этот мостик, прежде не регистрировавшийся (и слишком слабый, чтобы его можно было разглядеть на этом снимке), оказался несколько голубее, чем обе галактики, что говорит о том, что звезды, из которых он состоит, сформировались из газа, выброшенного из NGC 1387 под действием гравитационного притяжения NGC 1399. Несмотря на то, что прямых доказательств продолжающегося взаимодействия галактик в скоплении в Печи нет, по-видимому, NGC 1399 продолжает "питаться" веществом своих соседей.

Ранее астрономы установили, что Млечный Путь "украл" звездный кластер у соседней галактики. Исследователи считают, что звездный кластер ранее принадлежал Малому Магелланову Облаку – яркой галактике, расположенной на расстоянии 200 тысяч световых лет от Земли.