Обнаружить сложные органические молекулы всего через 1,5 млрд лет после Большого взрыва — «это как третьекласснику выйти на пенсию», прокомментировали событие учёные. Обнаружены не простые молекулы типа воды или углекислого газа, а найдены сложные соединения из сотен и тысяч атомов. На таком этапе развития Вселенной этого мало кто ожидал. Очевидно, близится время глубокого пересмотра наших теорий об эволюции звёзд, галактик и самой Вселенной.

Синий объект — это галактическое скопление, оранжевый — далёкая галактика, наблюдаемая сквозь гравитационную линзу. Источник изображения: J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA

Сделать открытие помогли возможности нового космического телескопа «Джеймс Уэбб» и хорошо известный эффект гравитационного линзирования. Гравитационная линза была создана удалённым от нас на 3 млрд световых лет массивным скоплением галактик. Гравитация этого скопления настолько сильно исказила вокруг себя пространство-время, что фоновые объекты далеко за ним появились вокруг него в сильно увеличенном виде.

Так удачно совпало, что почти точно за скоплением в 12 млрд световых лет от нас находилась одиночная галактика SPT0418-47. Именно её изображение увеличила гравитационная линза от скопления. На снимке далёкая галактика превратилась в ореол, сияющий вокруг скопления. Простая математика позволяет вернуть галактике первоначальный вид и воссоздать её реальный образ.

Спектральные приборы «Уэбба» позволили выделить в свете галактики SPT0418-47 сложные органические молекулы, которые на Земле обычно находятся в нефти. Обнаружить подобное в открытом космосе всего через 1,5 млрд лет после Большого взрыва — это было удивительно. Это указывает на то, что химические преобразования во Вселенной шли гораздо быстрее, чем это себе представляла земная наука. На тот момент Вселенная прошла только 10 % своего развития, а органики там не меньше чем в нашей галактике. Подобные вещества должны были быть в ней в следовых количествах и недоступны для определения земными приборами. Но «Уэбб» смог это сделать и ещё на шаг приблизил нас к пониманию эволюционных процессов во Вселенной.

Принцип работы гравитационной линзы

Новые наблюдения «Уэбба» обещают обнаружить сложные органические вещества в других галактиках ранней Вселенной и, возможно, на ещё более ранних этапах её развития. К сожалению, прибор телескопа для таких открытий начал деградировать. Ранее мы сообщали, что спектрометр среднего разрешения (MRS) инструмента MIRI на самых длинных волнах начал снижать пропускную способность (количество света, которое регистрируется датчиками). Если команда телескопа не найдёт решения проблемы, подобные наблюдения после 2024 года станут невозможными.

Астрономы использовали беспрецедентные возможности космического телескопа «Джеймс Уэбб» для обнаружения настоящего монстра звёздного мира. Выявленная чёрная дыра оказалась столь беспрецедентно массивной, что, вероятно, остановила процесс образования новых звёзд в древней галактике GS-9209.

"Джеймс Уэбб", иллюстрация. Источник изображения: NASA

Команда учёных из Эдинбургского университета использовала «Джеймс Уэбб», чтобы изучить одну из самых отдалённых галактик — GS-9209 находится в 25 млрд световых лет от Земли. В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале Nature, выяснилось, что галактика интересна не только этим. По данным учёных, речь идёт о т.н. «массивной покоящейся галактике», всего через 800 млн лет после Большого взрыва сформировавшей столько же звёзд, сколько имеется в Млечном пути. Хотя GS-9209 имеет примерно столько же звёзд с общей массой, равной приблизительно 40 млрд масс Солнца, размером галактика в 10 раз меньше нашей.

«Джеймс Уэбб» помог учёным выяснить, что главный виновник того, что образование звёзд в чужой галактике прекратилось, — сверхмассивная чёрная дыра в центре GS-9209, которая в 5 раз массивнее, чем должна была бы быть в соответствии с современными научными представлениями — исходя из числа светил в галактике.

По словам учёных, такая чёрная дыра оказалась «большим сюрпризом» и ещё одним подтверждением одной из теорий, согласно которой сверхмассивные чёрные дыры могут мешать появлению новых звёзд. В процессе аккреции они интенсивно испускают высокоэнергетическое излучение, которое нагревает газ и буквально «выталкивает» его из галактик, в результате чего новые звёзды не возникают из-за нехватки основного «строительного материала».

Тот факт, что данная чёрная дыра столь массивна, может означать, по мнению учёных, что она была «очень активна в прошлом», поглощая огромное количество газа и пыли и, вероятно, светилась как квазар, а вся энергия, выделенная в процессе аккреции, вероятно, серьёзно повлияла на процесс звездообразования во всей галактике, не давая газу превратиться в новые звёзды.

«Джеймс Уэбб» чрезвычайно эффективен не только на длинных, но и на весьма коротких дистанциях. Относительно недавно он обнаружил гигантский ледяной гейзер на спутнике Сатурна — Энцеладе, что поможет учёным сделать немало открытий, связанных с этим небольшим, покрытым льдом миром.

Международная группа учёных исследовала так называемые «пузыри eRosita» — газовые образования размером 36 тыс. световых лет, которые вырываются из центральной части нашей галактики Млечный Путь — и обнаружила их неизвестные до настоящего момента свойства.

Источник изображения: roscosmos.ru

Эти пузыри, названные в честь рентгеновского телескопа eRosita, с помощью которого их открыли — не единственные, что произрастают из диска нашей галактики. Есть также «пузыри Ферми», открытые при помощи одноимённого гамма-телескопа, но они, несмотря на схожую форму, имеют в два раза меньшие размеры, и менее энергетичны. Эти структуры простираются сквозь газ, окружающий нашу галактику. Астрономы надеются, что изучение этих структур поможет раскрыть новые механизмы звездообразования и объяснить, как собираются вместе галактики вроде нашей.

Открытия были сделаны на основе наблюдений, которые производились с 2005 по 2014 гг. Ранее считалось, что пузыри нагреваются ударными волнами газа, которые выбрасываются из Млечного Пути, но исследователи установили, что температура газа внутри пузырей не отличается от температуры газа вне них. Яркость же им придаёт не температура, а высокая плотность вещества.

Астрономы до сих пор не уверены в том, как появились галактические пузыри: одна из гипотез предполагает, что они «выдуваются» в результате активности расположенной в центре галактики сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А*; но присутствие в них некоторых элементов указывает, что причиной скорее послужило интенсивное звездообразование в центре Млечного Пути. Дополнительную информацию о «пузырях eRosita» учёные надеются получить при помощи наблюдений в рамках новых космических миссий.

Международная группа учёных во главе с Луисом Колиной (Luis Colina) из Испанского астробиологического центра провела при помощи телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) исследование галактики GN20, в которой наблюдается вспышка звездообразования — это явление, вероятно, было спровоцировано столкновением с другой галактикой.

Составное изображение галактики GN20, объединяющее источник ультрафиолетового излучения (обозначен синим), холодную пыль (зелёный), молекулярный газ (оранжевый) и звёзды (фиолтетовый). Источник изображения: arxiv.org

GN20, расположенная на расстоянии 12 млрд световых лет от Земли, стала одной из первых подробно изученных астрономами галактик с активным звездообразованием. Она расположена в протоскоплении — области Вселенной, где позже сформируется скопление галактик. Учитывая расстояние, она наблюдается в то время, когда Вселенной было всего 1,8 млрд лет. Скорость звездообразования составляет здесь примерно 1860 масс Солнца в год. Галактику окружает слой газа диаметром около 46 тыс. световых лет, а из звездообразующего вещества уже сформировался гигантский вращающийся диск.

Галактики с активным образованием звёзд окружены плотными облаками пыли и газа, которые схлопываются в плотные объекты, а из них появляются звёзды — к сожалению, это затрудняет наблюдение. Такие облака поглощают видимый свет, но для инфракрасного излучения они препятствием не являются, поэтому «Джеймс Уэбб» хорошо подходит для этой цели. Наблюдение за GN20 производилось при помощи прибора MIRI (Mid-Infrared Instrument) в период с 23 по 24 ноября 2022 года.

Астрономы обнаружили, что у GN20 есть окружённое газовой оболочкой плотное яркое ядро, где сгруппировано множество звёзд — в одной только этой внутренней структуре скорость звездообразования составляет 500 масс Солнца в год, и данный процесс продолжается уже 100 млн лет. Диаметр ядра составляет менее 2600 световых лет, а газовой оболочки — около 23 тыс. световых лет. Примечательно, что центр газовой оболочки смещён относительно центра звёздной области, что, вероятно, свидетельствует о недавнем столкновении GN20 с другой галактикой. Деформация в газовой оболочке могла быть порождена гравитационным воздействием при прохождении галактик мимо друг друга или эффектом их слияния. Подобные взаимодействия часто считаются причиной активизации процессов зведообразования в галактиках.

Учёные делают вывод, что GN20 в конечном итоге станет массивной галактикой, напоминающей галактики из Местной группы, в которую входит Млечный путь, а процесс образования звёзд в ней сойдёт на нет.

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) сделал снимок гигантского скопления галактик eMACS J1823.1+7822, расположенного на значительном отдалении от нас. Масса этого кластера настолько велика, что свет расположенных позади галактик подвергся эффекту гравитационного линзирования — они кажутся вытянутыми или искривлёнными. Видно несколько галактик, окружающих скопление, а также звёзды с характерными дифракционными лучами.

Источник изображения: esahubble.org

Скопление галактик носит название eMACS J1823.1+7822 — оно наблюдается в созвездии Дракона и находится на расстоянии почти 9 млрд световых лет от Земли. Это одно из пяти исключительно массивных скоплений галактик, которое исследователи изучают при помощи телескопа «Хаббл» в надежде оценить силу этих гравитационных линз и сформировать представление о распределении тёмной материи в них.

Сильные гравитационные линзы вроде eMACS J1823.1+7822 представляют собой не только ценные объекты изучения, но и сами выступают в качестве научного инструмента. Действуя как огромные естественные телескопы, они увеличивают объекты, которые оставались бы слишком тусклыми или далёкими для современного оборудования.

Изображение было получено путём наложения данных, полученных при снимках с восемью фильтрами на два прибора «Хаббла»: Advanced Camera for Surveys и Wide Field Camera 3. Эти инструменты позволяют наблюдать астрономические объекты только в небольших фрагментах спектра. Комбинация снимков на разных длинах волн позволяет астрономам составлять более полную картину структуры, состава и поведения объектов — одного только видимого диапазона было бы недостаточно.

Центральное скопление на снимке состоит преимущественно из ярких эллиптических галактик, а неподалёку от его ядра обозначилась яркая искажённая дуга — ещё одна галактика, изображение которой подверглось гравитационному линзированию.

Международная группа учёных изучила гигантскую туманность, которая располагается среди скопления молодых галактик и поглощает выброшенное последними вещество. Процесс наблюдается в области, возраст которой составляет всего 3 млрд лет после Большого взрыва, то есть в весьма молодой вселенной (возраст Вселенной оценивается в 13,8 млрд лет). Это является очередным свидетельством того, что галактики формируют звёзды, обмениваясь веществом с ближайшим окружением.

Художественное изображение формирования скопления галактик в ранней Вселенной. Источник изображения: ESO/M. Kornmesser

Ранее галактики независимо от размера считались плавающими в космической пустоте островами материи, но последние исследования показали, что их окружают огромные облака газа и пыли, которые трудно увидеть. Сейчас превалирует мнение, что эти облака являются частью гигантской космической сети, включающей в себя и тёмную материю — она связывает галактики, обеспечивая их водородом, из которого формируются новые звёзды и галактики.

Недавно учёные обнаружили, что такие облака играют ключевую роль в переработке вещества, помогая запускать так называемые галактические фонтаны. Погибающие со взрывами сверхновых массивные звезды выбрасывают в пространство колоссальные объёмы вещества, которое иногда вылетает за пределы галактик и образует ореолы горячего газа над и под их дисками. Согласно одной из теорий, облака горячего газа, которые простираются на тысячи световых лет за пределы галактики, охлаждаются и «проливаются дождём» обратно на неё, за счёт чего продолжается звездообразование. Эта гипотеза объясняет, почему в галактиках этот процесс идёт долгое время, несмотря на кажущиеся ограниченными запасы вещества.

Обсерватория Кека. Источник изображения: keckobservatory.org

Моделирование допускает возможность такой рециркуляции галактик, но подтвердить этот процесс непросто — галактики ориентированы по-разному, и наблюдать космический дождь действительно сложно. Прорыва удалось добиться при наблюдении в телескопы Кека и «Субару» на Гавайях туманности «Мамонт-1» (MAMMOTH-1) — протогалактики почти в 11 млрд световых лет от Земли. Туманность была открыта в 2017 году, но последние её изображения показывают, что она поглощает вещество из ближайших окрестностей через как минимум три газовых потока — эти потоки подсвечивают фрагмент космической сети, соединяющей галактики и их ближайшее окружение. При этом два потока указывают на квазар — яркий объект со сверхмассивной чёрной дырой, о присутствии которой в этой туманности только подозревали.

Учёные также обнаружили, что потоки вещества вокруг туманности богаты углеродом, который может формироваться только внутри звёзд, образующих из водорода и гелия металлы — так в астрономии называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Присутствие углерода в туманности, размер которой составляет 300 тыс. световых лет, подтверждает гипотезу об активной системе галактической рециркуляции, при которой богатый металлами газ становится строительным материалом для формирования нового поколения звёзд. Этот газ охлаждается быстрее первозданного водорода, повышая тем самым эффективность звездообразования.

Свету требуется продолжительное время, чтобы преодолеть больше расстояние, и мы видим туманность «Мамонт-1» такой, какой она была 11 млрд лет назад. Размер группы галактик, к которой она принадлежит, тогда был 50 млн световых лет, но к настоящему моменту она, вероятно, ужалась до 1 млн. Для сравнения группа галактик, в которую входит наш Млечный Путь, имеет размер 10 млн световых лет. В Млечном Пути тоже есть галактические фонтаны, но астрономы точно не знают, сколько их.

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) показал фрагменты галактики NGC 4395. Её отличает очень низкая поверхностная яркость — галактика рассеяна и излучает меньше света, чем другие, но при этом у неё очень яркое ядро.

Центральная область NGC 4395, снятая Wide Field Camera 3 телескопа «Хаббл». Источник изображений: nasa.gov

Расположенная на расстоянии около 14 млн световых лет от Земли NGC 4395 относится к сейфертовским или галактикам с очень ярким ядром — это одна из самых близких и тусклых из известных сейфертовских галактик. Высокая яркость ядра объясняется присутствием в нём чёрной дыры — она активно поглощает вещество, и при этом возникает значительное свечение во всём электромагнитном спектре.

Общий вид NGC 4395 (слева) и центральная область галактики (справа)

Яркость активного галактического ядра зачастую оказывается настолько высокой, что за ним не видно окружающих его звёзд, тогда как сейфертовскую галактику обнаружить возможно. Ядро NGC 4395 имеет относительно низкую светимость по сравнению с другими активными галактическими ядрами, поскольку находящаяся в нём чёрная дыра по массе «лишь» в 10 тыс. раз превосходит солнечную, а значит, она относится не к сверхмассивным, а к чёрным дырам средней массы.

Один из рукавов NGC 4395. Снимок получен инструментами «Хаббла» Wide Field Camera 3 и Advanced Camera for Surveys

Ещё одной редкой чертой карликовой галактики NGC 4395 является отсутствие балджа или галактической выпуклости — плотной группы звёзд в её центре.

Общий вид NGC 4395 (слева) и спиральный рукав галактики (справа)

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) получил изображение объекта Arp 220 — это ультраяркая инфракрасная галактика, светимость которой составляет более триллиона солнечных. Для сравнения, у нашей галактики Млечный Путь этот показатель составляет 10 млрд солнечных.

Источник изображения: nasa.gov

Столкновение двух спиральных галактик, в результате которой возникла Arp 220, началось около 700 млн лет назад. Расположенная в 250 млн световых лет и наблюдаемая в созвездии Змеи Arp 220 является 220-м объектом в Атласе пекулярных (не относящихся ни к одному из классов в последовательности Хаббла) галактик Хэлтона Арпа (Halton Arp). Это ближайшая к Земле ультраяркая инфракрасная галактика и самое яркое из трёх ближайших столкновение галактик.

Начало столкновения двух спиральных галактик вызвало взрыв звездообразования. В плотной области космической пыли размером 5000 световых лет оказались около 200 крупных звёздных скоплений. Количество газа в этой области сравнимо с количеством газа во всём Млечном Пути. В ходе наблюдения за объектом через радиотелескоп было выявлено около сотни остатков сверхновых в области менее 500 световых лет. Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) помог установить, что ядра сливающихся галактик находятся на расстоянии 1200 световых лет друг от друга. У каждого из них есть кольцо звездообразования, испускающее сильное инфракрасное излучение, а оно, в свою очередь, отметилась на снимке дифракционными лучами.

В периферийной части области слияния синим цветом отмечено вещество, которое вытягивается из галактик под действием гравитационных сил. Красно-оранжевым цветом указаны пронизывающие Arp 220 потоки и линии органических соединений. Наблюдение за объектом производилось установленными на «Джеймсе Уэббе» камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и прибором среднего инфракрасного диапазона (MIRI).

Во вторник в журнале Nature Astronomy вышла прошедшая рецензию статья, которая утвердила статус самой древней из наблюдаемых галактик. Объект JADES-GS-z13-0 образовался через 320 млн лет после Большого взрыва. На нынешнем отрезке жизни Вселенной это всего 2 % от её существования. Открытие бросает вызов нашему чёткому пониманию эволюции звёзд, галактик и даже самой Вселенной.

Источник изображения: Robertson et al., Nature Astronomy, 2023

Галактика JADES-GS-z13-0 и три других подобных объекта в ранней Вселенной были обнаружены летом прошлого года в первых обзорах космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Это были фотометрические обзоры, которые не позволяют оценить истинное расстояние или, если угодно, возраст галактик. Об удалённости светящихся объектов во времени говорит их спектр. Точнее, анализ линий спектра молекулярного водорода и поиск так называемого предела Лаймана (длина волны 91,15 нм). Спектр обрывается на этой границе, и это служит точкой отсчёта для вычисления величины красного смещения объекта и его удалённости от нас.

Учёные из международной группы астрономов использовали инфракрасные спектрографы «Джеймса Уэбба» для вычисления красного смещения четырёх галактик в ранней Вселенной: JADES-GS-z10-0, JADES-GS-z11-0 и JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z13-0. И если до этого все четыре галактики были кандидатами в своей категории, то после спектрального анализа и публикации статьи они стали тем, чем являются — первые три галактики находятся на отрезке менее 450 млн лет после Большого взрыва и их красные смещения, соответственно, равны 10,38, 11,58 и 12,63, а четвёртая и вовсе рекордсмен!

Самой далёкой от нас стала галактика JADES-GS-z13-0 со смещением 13,2 или обнаруженная через 320 млн лет после Большого взрыва. Прежний рекорд был установлен в наблюдениях «Хаббла» — галактика GN-z11 со смещением 10,95 или на этапе 400 млн лет после Большого взрыва.

Также изучение всех четырёх объектов показало, что они имеют массы примерно 100 млн солнечных масс, что для первых галактик нормально. Наш Млечный Путь, например, имеет массу 1,5 трлн солнечных масс. При этом в юных галактиках происходит активное звездообразование (относительно их масс) — каждый год там рождается примерно по три звезды массы Солнца. Кроме того, как положено юным галактикам, они бедны на металлы или на химические вещества тяжелее гелия.

В принципе, открытие галактик в такой ранний период эволюции Вселенной крайне познавателен, но не столь необычен. Необычность, которая бросает вызов нашим знаниям о Вселенной, в том, что таких объектов много больше и они более активны, чем считалось ранее. Тот же «Джеймс Уэбб» обнаружил чуть позже шесть очень массивных галактик в ранней Вселенной, где им быть в теории не положено, но они там есть.

Астрономы изменили классификацию ядра одной из отдалённых галактик после того, как было обнаружено, что его релятивистские струи (джеты) изменили своё движение и оказались направленными прямо на Землю. Это событие было зафиксировано впервые.

Источник изображения: ras.ac.uk

В центре большинства галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры — они активно поглощают вещество и попутно производят сильное излучение. Область, в которой происходит этот процесс, называется квазаром. В отдельных случаях они испускают струи заряженных частиц, которые движутся со скоростью, близкой к световой. Если одна из этих струй оказывается направленной прямо на Землю, светимость объекта для наблюдателя оказывается чрезвычайно высокой, и такой объект уже называют блазаром.

Международная группа астрономов обнаружила галактику, ядро которой превратилось из квазара в блазар — такие события прежде не фиксировались. По версии учёных, направление релятивистской струи в какой-то момент изменилось на 90°, и теперь она направлена прямо на Землю. Речь идёт о галактике за номером PBC J2333.9-2343, расстояние до которой составляет 656,8 млн световых лет. Ранее при наблюдении за ней учёные обнаруживали нечто напоминающее джеты с направлением, не указывающим на Землю, поэтому её ядро первоначально причислили к квазарам.

Впоследствии галактику решили изучить более подробно при помощи телескопов в разных диапазонах: радиочастотном, оптическом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-излучении. В результате в центре галактики был выявлен блазар — объект с сигнатурой джета, направленного прямо на наблюдателя. Учёные также обнаружили две струи вещества, более не связанные с квазаром. Обновлённые данные помогли уточнить оценочный размер галактики, и выяснилось, что это гигант с диаметром в 4 млн световых лет — для сравнения, у нашего Млечного Пути это 100 тыс. световых лет.

Астрономы отметили, что джеты квазаров и ранее меняли направления, но лишь на прямо противоположные друг другу. Смена направления под другим углом обнаружена впервые, а поскольку теперь на пути релятивистской струи частиц оказалась Земля, это привело к изменению классификации объекта. Что вызвало это событие, пока не ясно. Учёные предполагают, что это могло произойти в результате слияния галактик или возобновления активности чёрной дыры после какого-то периода бездействия.

Команда астрономов под руководством Ананды Хота (Ananda Hota) из Университета Мумбаи в Индии изучила пару уникальных по взаимодействию галактик RAD12 (A и B). Меньшая по размерам галактика RAD12-A выстрелила в сторону большей соседки огромную струю плазмы. Выглядит это как эпизод из Звёздных войн, но имеет под собой объяснимую, хотя и не до конца понятную природу.

Плазменный залп галактических масштабов по соседке. Источник изображения: Ananda Hota, GMRT, CFHT, MeerKAT

«Тёплые» отношения в паре галактик RAD12 в целом не уникальны. Это шестая открытая астрономами пара галактик, где одна из них выстреливает плазменным джетом в сторону другой. Уникальность пары RAD12 в другом. Во-первых, залп дала меньшая из двух галактик. Во-вторых, струя выглядит монолитным выбросом плазмы, тогда как раньше фиксировались пары исходящих струй. Тем самым наблюдение RAD12 дало нечто не похожее на все предыдущие случаи, а такое в науке ценится на вес золота.

С большой степенью достоверности струя плазмы или молекулярного газа от одной галактики в сторону другой образуется благодаря массивной чёрной дыре в центре галактики. Чёрная дыра в процессе аккреции поглощает окружающее вещество и выбрасывает струи газа, которые отлично видны в радиодиапазоне. Обычно такое происходит нерегулярно и не ведёт к массивным выбросам, но иногда масштабы процессов могут удивить, как в случае пары RAD12.

Джеты дают ключ к пониманию многих процессов во Вселенной. Они позволяют измерять энергии процессов и давать им количественную оценку. Например, объяснять связанные с ними явления звездообразования. Обычно джеты наблюдаются в старых эллиптических галактиках, что лишний раз подтвердила пара RAD12. Галактика-хозяин джета выбрасывает вещество и снижает интенсивность образования звёзд у себя, тогда как галактика в паре, получившая порцию молекулярного газа, наоборот запускает процессы образования новых звёзд.

Совмещение данных в оптическом диапазоне с контурами джета, полученного в радиодиапазоне

Система RAD12 может помочь астрономам понять эти процессы, поскольку джеты накладывают ограничения на то, что могут и чего не могут определенные классы объектов. Кроме того, редкие системы галактик, в которых струя одной из них врезается в другую, могут продемонстрировать положительную обратную связь, при которой галактика, подвергающаяся бомбардировке, проявляет признаки положительной обратной связи, или повышенной активности звездообразования.

Индийские астрономы пристально изучили пару RAD12 в прошлом году. Эта работа оказалась настолько перспективной, что её отобрали для публикации в очередном годовом сборнике статей Международного астрономического союза. Подобная честь означает также, что исследования пары RAD12 будут продолжены другими учёными и с помощью других инструментов.

На новом снимке космический телескоп «Хаббл» (Hubble) запечатлел извилистые рукава неправильной спиральной галактики, в которой формируются новые звёзды. Галактика под номером NGC 5486 находится в 110 млн световых лет от Земли и наблюдается в созвездии Большой Медведицы.

Галактика NGC 5486. Источник изображений: nasa.gov

Помимо нечётких извилистых рукавов неправильной галактики, отдалённо напоминающей спиральную, на снимке можно увидеть её яркое ядро и несколько более тусклых и далёких галактик, образующих задний план. В областях розового цвета формируются звёзды. Неправильными называют галактики, неправильной формы, которые не имеют ни спиральной, ни эллиптической структуры. NGC 5486 наблюдается неподалёку от значительно более крупной галактики «Вертушка» — одного из самых известных примеров классической спиральной галактики.

Галактика «Вертушка» (NGC 5457)

«Вертушка», которая носит номер NGC 5457, находится примерно в 21 млн световых лет от Земли, что делает её одной из наиболее близких к нам, и наблюдается она также в Большой Медведице. Она примерно в два раза больше Млечного Пути, у неё чётко очерченные спиральные рукава и, по оценкам учёных, более триллиона звёзд. Её снимок «Хаббл» сделал в 2006 году — на тот момент это было самое крупное и подробное изображение спиральной галактики, когда-либо полученное космическим телескопом.

Снимок NGC 5486 был сделан в рамках проекта, посвящённого изучению сверхновых типа II — это крупные взрывы, которые происходят после быстрого коллапса массивной звезды. Такое событие в NGC 5486 было зафиксировано в 2004 году, и сейчас астрономы применили «Хаббл» для изучения его последствий.

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) прислал изображение трёх готовых к слиянию галактик, наблюдаемых в созвездии Волопаса. В итоге они переживут столкновение, под воздействием гравитации их спиральные структуры изменятся, и они сольются в одну большую галактику.

Источник изображения: nasa.gov

Трио известно астрономам под номером SDSSCGB 10189 — это относительно редкое сочетание трёх крупных галактик, в которых продолжаются процессы формирования звёзд. Расстояния между галактиками составляют всего 50 тыс. световых лет — с учётом масштабов объектов это достаточно скромная величина. Для сравнения, ближайшая к Млечному Пути большая галактика Андромеды находится на расстоянии 2,5 млн световых лет от Земли.

Изображение было получено в рамках проекта, призванного помочь астрономам изучить происхождение крупнейших и наиболее массивных галактик во Вселенной. Такие объекты называются ярчайшими галактиками скопления (BCG) — как можно догадаться, в любом скоплении это самые яркие галактики. Учёные считают, что BCG формируются в результате слияния больших, богатых газообразным веществом галактик, подобных тем, что представлены на снимке. Снимок был сделан при помощи приборов Wide Field Camera 3 и Advanced Camera for Surveys на борту «Хаббла».

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» сделала снимки 19 ближайших спиральных галактик в самом выгодном ракурсе — лицом к телескопу, что проявило мельчайшие детали распределения межзвёздного вещества. Это потрясающе красиво само по себе, но также изображения распределения пыли и газа внутри галактик позволяют лучше понять процессы образования звёзд и эволюции галактик. Вдвойне ценно, если это галактики типа нашей.

Галактика NGC 1433. Источник изображений: NASA, ESA, CSA и J. Lee (NOIRLab)

На основе полученных наблюдений опубликована 21 работа. Учёные были просто поражены тем качеством деталей на изображениях, которые предоставило оборудование «Уэбба». Прежде всего — это возможность работать в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне. Видимый свет не пробивается сквозь облака межзвёздной пыли и газа, тогда как более длинные инфракрасные волны, к которым чувствительны датчики «Уэбба», легко проходят сквозь эту помеху. Подобная чувствительность позволяет выявлять скопления материала, достаточного для зажигания новых звёзд и даже видеть начало таких явлений.

Галактика NGC 7496 (радиальные лучи оставляют растяжки вторичного зеркала телескопа — это дефекты изображения)

«Джеймс Уэбб» собрал достаточно информации, чтобы астрономы начали создавать подробные карты распределения вещества в соседних с нами спиральных галактиках. Моделирование покажет эволюцию галактик с учётом появления новых звёзд и взрывов сверхновых, которые дадут пищу для появления следующих поколений звёзд и, тем самым, даст нам представление об эволюции галактик на протяжении их жизненного цикла. Ясное понимание подобных механизмов ведёт к улучшению модели поведения Вселенной и физических процессов в ней, о которых мы знаем очень и очень мало.

Галактика NGC 1365

Может показаться, что всё это лишено практического смысла. Где Вселенная, а где мы? На самом деле, в космическом пространстве самой природой ставятся такие «лабораторные» эксперименты, которые в земных условиях никогда нельзя будет воспроизвести. Нам остаётся уточнять параметры этих природных опытов и на этой основе судить о процессах и явлениях, о свойствах вещества и их границах и о многом другом.

Сравнение резкости снимков одинаковых участков галактики M74 обсерваториями NASA «Спитцер» (слева) и «Уэбб» (справа)

Наука и техника Земли получают колоссальный толчок вперёд в попытках разобраться в происходящем. Созданный для того, чтобы просто смотреть «Джеймс Уэбб» сам по себе стал чудом инженерной техники, который далеко вперёд продвинул целый спектр технологий от обработки материалов до обработки данных. Наконец, это просто красиво, что ведёт к популяризации знаний и к притоку молодой крови в науку, а без этого у человечества будущего не будет.

Специалисты NASA представили объединённое из нескольких источников изображение спиральной галактики NGC 6872, размер которой в поперечнике составляет поразительные 522 000 световых лет. Её форма и структура, по-видимому, сильно отличается от нашего Млечного Пути, с двумя длинными звёздными рукавами, выходящими из противоположных концов образования, как будто невидимые гиганты играют с галактикой в перетягивание каната.

Источник изображения: NASA

Размером NGC 6872 превосходит Млечный Путь более чем в пять раз. Недавно опубликованное изображение показывает галактику целиком, объединяя изображения, сделанные в видимом свете, дальнем ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Источниками изображений послужили телескоп Европейской южной обсерватории, орбитальный космический ультрафиолетовый телескоп NASA Galaxy Evolution Explorer (GALEX) и орбитальный космический инфракрасный телескоп NASA Spitzer. Оба орбитальных телескопа на сегодняшний день уже выведены из эксплуатации, так что фотографии галактики NGC 6872 можно считать одним из их последних посланий людям.

Предполагается, что NGC 6872, расположенная на расстоянии около 212 миллионов световых лет от Земли, имеет такую вытянутую форму из-за гравитационного взаимодействия с соседней дисковой галактикой IC4970, масса которой составляет всего одну пятую массы её большего соседа. Эти гравитационные взаимодействия обычно приводят к слиянию галактик. Согласно анализу данных, использованных для создания нового составного изображения, астрономы утверждают, что в результате взаимодействия на самом деле возникает новая галактика.

«Понимание структуры и динамики близких взаимодействующих систем, подобных этой, приближает нас к тому, чтобы поместить эти события в их надлежащий космологический контекст, прокладывая путь к расшифровке того, что мы находим в более молодых, более удалённых системах, — пояснил Эли Двек (Eli Dwek), астрофизик из Центра космических полётов NASA, в 2013 году, добавив, что NGC 6872 является самой большой известной учёным спиральной галактикой.

Теперь астрофизики всего мира ждут, что добавит к знаниям о галактике NGC 6872 космический телескоп «Джеймс Уэбб», когда его направят на этого галактического гиганта.