На этом мрачном изображении показана галактика под названием Мессье 85, запечатленная во всей своей тонкой, туманной красоте космическим телескопом НАСА / ЕКА Хаббл. Мессье 85 проходит под углом через созвездие Комы Береники (Волосы Береники) и находится примерно в 50 миллионах световых лет от Земли. Она была впервые обнаружена коллегой Шарля Мессье Пьером Мешеном в 1781 году и включена в каталог небесных объектов Мессье.
Мессье 85 интригует – его свойства лежат где-то между свойствами линзовидной и эллиптической галактик, и, похоже, он взаимодействует с двумя своими соседями: красивой спиральной NGC 4394, расположенной вне кадра в верхнем левом углу, и маленькой эллиптической MCG 3-32-38, расположенной вне кадра в центре внизу.
Галактика содержит около 400 миллиардов звезд, большинство из которых очень старые. Однако в центральной области находится популяция относительно молодых звезд возрастом всего в несколько миллиардов лет; считается, что эти звезды сформировались в результате поздней вспышки звездообразования, вероятно, вызванной слиянием Мессье 85 с другой галактикой более четырех миллиардов лет назад. Мессье 85 обладает еще одним потенциально странным качеством. Считается, что почти в центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра, но, основываясь на измерениях скоростей звезд в этой галактике, неясно, содержит ли Мессье 85 такую черную дыру.
NGC 298 расположена примерно в 89 миллионах световых лет от нас в созвездии Кита. Эта спиральная галактика была открыта 27 сентября 1864 года немецким астрономом Альбертом Мартом. Также известная как ЛЕДА 3250, NGC 298 имеет диаметр около 40 000 световых лет. Она расположена близко к небесному экватору и, по крайней мере частично видна из обоих полушарий в определенное время года.
“На этом снимке NGC 298 выглядит изолированной — одинокую галактику сопровождает лишь горстка далеких галактик и звезд переднего плана”, — говорится в заявлении астрономов «Хаббла».
Хотя NGC 298 кажется мирной, в 1986 году в ней вспыхнула сверхновая второго типа под названием SN 1986K.
Усовершенствованная обзорная камера «Хаббла» (ACS) сделала снимок галактики в рамках расследования происхождения сверхновых типа II.
“Все сверхновые типа II образуются в результате коллапса и последующего взрыва молодых массивных звезд, но они могут создавать впечатляющее разнообразие яркостей и спектральных особенностей”, — сказали исследователи.
“Мы подозреваем, что разнообразие этого космического фейерверка может быть связано с тем, что из звезд удаляются газ и пыль, которые в конечном итоге породят сверхновые типа II”.
“Наблюдение за областью, окружающей взрывы сверхновых, может выявить следы истории звезды-прародительницы, сохранившиеся в этой потерянной массе, а также выявить любые звезды-компаньоны, пережившие взрыв сверхновой”.
“Хаббл использовал короткие периоды между запланированными наблюдениями для изучения последствий ряда сверхновых типа II, надеясь собрать воедино взаимосвязь между сверхновыми типа II и звездными системами, которые их порождают”.
Опубликованы новые изображения, которые объединяют данные в инфракрасном диапазоне с космического телескопа James Webb (JWST), рентгеновской обсерватории Chandra X-ray Observatory NASA, космических телескопов: Spitzer Space Telescope NASA, XMM-Newton ЕКА, ESO New Technology Telescope и оптические данные с космического телескопа Hubble NASA.
На снимках представлены четыре знаковых астрономических объекта, демонстрирующих возможности этих обсерваторий за счет сочетания света в видимом, инфракрасном и рентгеновском диапазонах волн. К ним относятся звездное скопление NGC 346, расположенное в Малом Магеллановом облаке (SMC), спиральная галактика NGC 1672, туманность Орел (Мессье 16, или M16) и спиральная галактика Мессье 74 (она же. Призрачная галактика).
Эти объекты стали известными благодаря космическому телескопу Хаббл, который сделал их снимки в период с 1995 по 2005 год. С момента начала работы JWST провел наблюдения, которые позволили получить более четкое представление об этих объектах и зафиксировать дополнительные особенности. Добавив знаменитые возможности рентгеновской обсерватории Chandra к чувствительности Webb и его инфракрасному излучению и данные с других телескопов, ученые получили изображения, которые дают новое представление об этих объектах.
JWST предоставила нам самые подробные и захватывающие изображения Вселенной на сегодняшний день. Речь идет о 6,5-метровом основном зеркале обсерватории (состоящем из позолоченных бериллиевых пластин) и его чувствительных инфракрасных приборах, способных отображать объекты в ближнем, среднем и дальнем инфракрасном диапазонах (NIR, MIR и FIR). Его революционный солнцезащитный экран также поддерживает в обсерватории криогенные температуры, гарантируя, что она не пострадает от солнечных помех. Увы, существуют некоторые длины волн, которые JWST не может визуализировать, что не позволяет ему запечатлеть определенные небесные явления.
Данные с каждого телескопа представлены в разных цветах, и каждый объект отражен в отдельных длинах волн и в виде составного продукта данных. Сочетание видимого и невидимого света и параллельные наложения данных позволяют выявить множество мелких деталей. Полный список снимков можно найти на веб-сайте миссии НАСА «Чандра».
Космический телескоп НАСА / ЕКА «Хаббл» сделал новую поразительную фотографию спиральной галактики в виде медузы под названием JW39.
Понимание физических условий, которые приводят к образованию новых звезд и, наоборот, к прекращению звездообразовательной активности, имеет центральное значение для астрофизики.
Диски галактик являются обычной колыбелью для звездообразования. Это иерархический процесс, прослеживаемый областями звездообразования, получившими название сгустков, которые повсеместно распространены в звездообразующих галактиках.
В отдаленных галактиках преобладают яркие скопления, которые больше и массивнее, чем в локальной Вселенной.
Активность звездообразования находится под сильным влиянием и может быть даже остановлена рядом процессов, некоторые из которых напрямую связаны с окружающей средой, в которой находится галактика.
Снятие ударного давления, то есть удаление межзвездного газа с диска звездообразующих галактик из-за гидродинамического взаимодействия с горячей межгалактической средой, является одним из таких процессов, и считается, что он оказывает сильное влияние на популяции галактик в плотных средах, таких как группы галактик и, особенно, скопления.
“Несмотря на безмятежный внешний вид этой галактики-медузы, она дрейфует в крайне враждебной среде — скоплении галактик”, — говорится в заявлении астрономов Хаббла.
“По сравнению с их более изолированными аналогами, галактики в скоплениях галактик часто искажаются гравитационным притяжением более крупных соседей, которые могут придавать галактикам самые разные странные и удивительные формы”.
“Если этого было недостаточно, пространство между галактиками в скоплении также пронизано обжигающе горячей плазмой, известной как внутрикластерная среда”.
“Хотя эта плазма чрезвычайно разрежена, галактики, движущиеся сквозь нее, испытывают ее почти как пловцы, борющиеся с течением, и это взаимодействие может лишить галактики их звездообразующего газа”.
“Это взаимодействие между внутрикластерной средой и галактиками называется зачисткой от ударного давления и является процессом, ответственным за образование тянущихся усиков этой галактики-медузы”.
“Когда JW39 перемещался через скопление, давление внутрикластерной среды разделило газ и пыль на длинные тянущиеся ленты звездообразования, которые теперь отходят от диска галактики”.
JW39 находится примерно в 900 миллионах световых лет от нас в созвездии Комы Береники.
Это одна из нескольких галактик-медуз, которые Хаббл изучал в течение последних двух лет.
Астрономы использовали широкоугольную камеру 3 Хаббла (WFC3) для детального изучения тянущихся усиков JW39, поскольку они представляют собой особенно экстремальную среду для звездообразования.
“Удивительно, но мы обнаружили, что звездообразование в ‘щупальцах’ галактик-медуз заметно не отличалось от звездообразования в диске галактики”, — сказали они.
Факт расширения Вселенной был экспериментально установлен бельгийским учёным Жоржем Леметром в 1927 году, а позже — знаменитым Э. Хабблом в 1929 году с помощью 254 см телескопа обсерватории Маунт-Вилсон. Хаббл измерил расстояние до галактик и цефеид (класс пульсирующих переменных звёзд), а также красное смещение галактик, позволяющее определить скорость их удаления от нас. В своей формуле Хаббл ввел постоянную средней скорости разлёта двух галактик, разделённых расстоянием в 1 Мпк получившую позже имя постоянной Хаббла (H). В стандартной космологической ΛCDM-модели Вселенной постоянная Хаббла играет важнейшую роль в вычислении формулы возраста нашей Вселенной.
В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, а смысл термина «постоянная» — в том, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной величина H одинакова. Значение постоянной Хаббла постепенно уточнялось и на 2019 год вычисление расстояний до галактик по светимости наблюдающихся в них цефеид на космическом телескопе «Хаббл» давали оценку в 74,03 ± 1,42 (км/с)/Мпк.
Однако альтернативные расчеты значения, полученные в 2013 и уточненные в 2018 году с помощью измерения параметров реликтового излучения (излучение, которое начало свободно распространяться по Вселенной вскоре после Большого взрыва), произведенное на космической обсерватории «Планк» дали значение 67,4 ± 0,5 (км/с)/Мпк.
Принятая стандартная космологическая ΛCDM-модель вселенной ввиду разности значений постоянной Хаббла дает два значения возраста вселенной: согласно данным телескопа Хаббл возраст самого старого скопления по данным группы, работавшей с ним 12,7 ± 0,7 млрд лет. По данным изучения реликтового излучения полученной обсерваторией Планка это 13,799 ± 0,021 млрд лет.
Величины постоянной Хаббла становились все точнее на протяжении многих лет, сохраняя при этом разницу примерно на 10 процентов, что вызвало широкие дебаты среди физиков и астрономов. Если оба измерения точны, это означает, что текущая теория ученых о строении Вселенной неполна.
Команда ученых из Университета Миннесоты использовала новый метод для измерения скорости расширения Вселенной. Их работа разделена на две статьи, опубликованные в Science и в The Astrophysical Journal.
Они смогли рассчитать значение постоянной Хаббла, используя данные сверхновой, открытой в 2014 году. Телескоп сделал четыре разных изображения одного и того же космического события — Сверхновой Рефсдал, полученных с помощью гравитационного линзирования массивным скоплением галактик на переднем плане (явление, при котором масса скопления на переднем плане изгибает и увеличивает свет исходящий от источника за ней и не видимый без линзирования). После открытия ученые по всему миру предсказали, что сверхновая вновь появится в новом положении в 2015 году, и команда Университета Миннесоты обнаружила это дополнительное изображение.
Используя временные задержки между появлениями изображений 2014 и 2015 годов, исследователи смогли измерить постоянную Хаббла, используя теорию, разработанную в 1964 году норвежским астрономом Сюром Рефсдалом, которую ранее было невозможно применить на практике. Согласно их измерениям значение постоянной Хаббла составляет 66,6 +4,1 / −3,3км (км/с)/Мпк, что лучше согласуются со значением космического микроволнового фона от обсерватории Планка.
Если наблюдения будущих сверхновых, которые также будут гравитационно линзированы скоплениями, дадут аналогичный результат, то это выявит проблему с текущим значением сверхновой или нашим пониманием темной материи в скоплений галактик.
Используя те же данные, исследователи параллельно обнаружили, что некоторые современные модели темной материи скопления галактик смогли объяснить их наблюдения сверхновых. Это позволило им определить наиболее точные модели расположения темной материи в скоплении галактик, вопрос, который долгое время мучил астрономов.
References: “Constraints on the Hubble constant from Supernova Refsdal’s reappearance” by Patrick L. Kelly, 11 May 2023, Science. DOI: 10.1126/science.abh1322
На этом изображении, полученном космическим телескопом «Хаббл», поблескивает плотно упакованное шаровое скопление NGC 6325. Эта концентрированная группа звезд находится примерно в 26 000 световых годах от Земли в созвездии Змееносца.
Шаровые скопления, подобные NGC 6325, представляют собой тесно связанные скопления звезд, насчитывающие от десятков тысяч до миллионов элементов. Их можно найти во всех типах галактик и они служат естественными лабораториями для астрономов, изучающих звездообразование. Это связано с тем, что звезды, составляющие шаровые скопления, как правило, формируются примерно в одно и то же время и имеют схожий первоначальный состав, а это означает, что астрономы могут использовать их для уточнения своих теорий эволюции звезд.
Астрономы исследовали это конкретное скопление не только для того, чтобы понять звездообразование, а в том числе в поисках скрытого монстра. Хотя NGC 6325 может выглядеть мирно, астрономы подозревают, что это скопление может содержать черную дыру средней массы, которая незаметно влияет на движение окружающих звезд. Предыдущее исследование показало, что распределение звезд в некоторых высококонцентрированных шаровых скоплениях — тех, где звезды расположены относительно плотно друг к другу, — немного отличалось от того, что ожидали астрономы.
Это несоответствие наводило на мысль, что по крайней мере у некоторых из этих плотно упакованных шаровых скоплений — включая, возможно, NGC 6325 — в центре может скрываться черная дыра. Чтобы исследовать эту гипотезу дальше, астрономы обратились к широкоугольной камере Хаббла (Hubble’s Wide Field Camera 3), чтобы наблюдать большую выборку густонаселенных шаровых скоплений, которая включала это усеянное звездами изображение NGC 6325. В это изображение также были включены дополнительные данные с усовершенствованной камеры Хаббла (Advanced Camera) для проведения съемок.
В центре этого изображения, полученного космическим телескопом NASA/ESA Hubble Space Telescope, скрывается огромное скопление галактик. Подобно подводному морскому чудовищу, вызывающему волны на поверхности, этот космический левиафан можно идентифицировать по искажениям в пространстве-времени вокруг него. Огромная масса скопления искривляет пространство-время, создавая гравитационную линзу, которая отклоняет свет от далеких галактик за пределами скопления. Искривленные полосы и дуги света, которые мы видим на этом изображении, являются результатом этого воздействия. Скопление окружает множество других галактик, и по всему изображению разбросано несколько звезд переднего плана с характерными дифракционными всплесками.
Это конкретное скопление галактик, называемое eMACS J1823.1 + 7822, находится почти в девяти миллиардах световых лет от нас в созвездии Дракона. Это одно из пяти исключительно массивных скоплений галактик, исследованных Хабблом с целью измерения силы воздействия гравитационных линз, что позволило бы астрономам получить представление о распределении темной материи в скоплениях галактик. Мощные гравитационные линзы, такие как eMACS J1823.1 + 7822, могут помочь астрономам изучать далекие галактики, действуя как огромные естественные телескопы, которые увеличивают объекты, которые в противном случае были бы слишком слабыми или удаленными для наблюдения.
На этом многоволновом изображении представлены данные, полученные с помощью восьми различных фильтров и двух разных инструментов: усовершенствованной камеры Хаббла для съемок и камеры Wide Field Camera 3. Оба прибора могут просматривать астрономические объекты только в небольшом фрагменте электромагнитного спектра, используя фильтры, которые позволяют астрономам получать изображения объектов на точно выбранных длинах волн. Комбинация наблюдений на разных длинах волн позволяет астрономам составить более полную картину структуры, состава и поведения объекта, чем это можно было бы получить при помощи одного только света в видимом диапазоне.
Космический телескоп «Хаббл» получил изображение линзовидной галактики NGC 5283, галактики Сейферта с видимой структурой и активным галактическим ядром. Наблюдение является частью обзора набора данных для изучения физики AGN, черных дыр и структур галактик.
Линзовидная галактика NGC 5283 является объектом этого изображения космического телескопа «Хаббл» НАСА. NGC 5283 содержит действующее галактическое ядро, или AGN. AGN — это чрезвычайно яркая область в центре галактики, где существует сверхмассивная черная дыра. Когда пыль и газ попадают в черную дыру, вещество нагревается и излучает свет во всем электромагнитном спектре.
NGC 5283 — галактика Сейферта. Около 10 процентов всех галактик являются галактиками Сейферта, и они отличаются от других галактик, содержащих AGN, тем, что сама галактика хорошо видна. Другие AGN излучают так много радиации, что затмевают или делают невозможным наблюдение структуры их галактики-хозяина!
«Хаббл» наблюдал за этой галактикой в рамках опроса для сбора данных о близлежащих AGN, которые послужат ресурсом для астрономов, исследующих физику AGN, черные дыры, структуру галактики-хозяина и многое другое.
Один из важнейших вопросов о нашей Солнечной системе таков: на что она была похожа при формировании? Мы знаем, что протосолнечная туманность породила Солнце и планеты. И мы знаем, что планеты в нашей Солнечной системе имеют немного разные наклонения орбит, вероятно, из-за некоторой интересной динамики в яслях для новорожденных. Почему это? Ответ может быть в немного странно выглядящем протопланетном диске, вращающемся вокруг новорожденной звезды TW Hydrae.
Этот звездный младенец находится на расстоянии чуть менее 200 световых лет от Земли. Астрономы, используя данные космического телескопа «Хаббл» (HST), наблюдали за массивным газопылевым диском, вращающимся вокруг этой звезды. Теперь HST обнаружила в этом нечто странное: там по крайней мере два, а возможно, и три “суб” диска. И, возможно, там формируются по меньшей мере две планеты, а возможно, и три. Взаимодействия между дисками и планетарными объектами деформируют диски и отбрасывают тени.
Система впервые привлекла внимание в 2017 году, когда астрономы увидели тень, проносящуюся по поверхности системы протопланетных дисков, окружающей звезду. По-видимому, существует внутренний и внешний диск большего размера. Тень исходила не от планеты. Вместо этого внутренний диск отбрасывает ее на внешний. Интересно, что по крайней мере одна из этих возможных планет притягивает к себе газ и пыль с диска.
На изображении снимки, сделанных с разницей в год космическим телескопом НАСА / ЕКА «Хаббл», видна тень, движущаяся против часовой стрелки вокруг газопылевого диска, окружающего молодую новорожденную звезду TW Hydrae. Тень может быть вызвана гравитационным эффектом невидимой планеты, вращающейся близко к звезде. Планета вытягивает материал из основного диска, создавая деформированный внутренний диск. Искривленный диск блокирует свет звезды и отбрасывает тень на внешнюю область диска.
Теперь, похоже, появилась дополнительная тень. Это может быть тень от другого диска внутри системы, наряду с возможными планетами. Если это так, то это дает астрономам ключ к пониманию того, как выглядела наша собственная Солнечная система более 4,5 миллиардов лет назад. Вторая тень обнаружилась в наблюдениях, полученных 6 июня 2021 года, в рамках многолетней программы, предназначенной для отслеживания теней в околозвездных дисках. Астроном Джон Дебес из Научного института космического телескопа сравнил TW диск Гидры с наблюдениями Хаббла, сделанными несколько лет назад. “Мы обнаружили, что тень сделала что-то совершенно другое”, — сказал он. “Когда я впервые посмотрел на данные, я подумал, что что-то пошло не так в наблюдении, потому что это было не то, чего я ожидал. Сначала я был сбит с толку, и все мои сотрудники спрашивали: «что происходит?» Нам действительно пришлось почесать в затылках, и нам потребовалось некоторое время, чтобы действительно найти объяснение ”. В объяснении используются два смещенных диска, каждый из которых отбрасывает тени. Первое наблюдение пропустило их, потому что пара находится довольно близко друг к другу. Однако за годы, прошедшие между наблюдениями, они разделились на две тени. По-видимому, два смещенных диска находятся таким образом благодаря гравитационному притяжению двух планет, находящихся в немного разных плоскостях орбит. “Мы никогда раньше не видели такого на протопланетном диске. Это делает систему намного более сложной, чем мы первоначально думали ”, — сказал Дебес.
О новорожденной звезде TW Hydrae
Эта новорожденная звезда представляет собой интересную новорожденную систему. Она называется звездой “Т Тельца”. Это потому, что она относится к классу переменных, возраст которых не превышает 10 миллионов лет. Астрономы считают ее звездой ”до главной последовательности». (Это означает, что она не начала ядерный синтез или не сформировала зону излучения). Многие из этого класса звезд находятся вблизи гигантских молекулярных облаков. Обычно это самые молодые звезды и они могут быть довольно активными. TW Hydrae действительно хорошо подходит под эту категорию. Она составляет около 80 процентов массы Солнца и немного больше нашей звезды. Астрономы считают, что ей около 8-10 миллионов лет. Окружающая ее область протопланетного диска питает новорожденную звезду и, по-видимому, также формирует планеты. TW Hydrae — один из членов более крупной коллекции молодых звезд, названной “Ассоциацией TW Hydrae”.
Гонки планет в протопланетном диске
Дисковые структуры внутри протопланетного диска TW Hydrae могут быть связаны с действием планет, притирающих друг друга на своих орбитах. “Это предполагает, что две планеты должны быть довольно близко друг к другу”, — сказал Дебес. “Если бы один из них двигался намного быстрее другого, это было бы замечено в более ранних наблюдениях. Это как две гоночные машины, которые находятся близко друг к другу, но одна медленно обгоняет другую ”, — сказал Дебес. Предполагаемые планеты расположены в области, примерно равной расстоянию Юпитера от нашего Солнца. И тени совершают один оборот вокруг звезды примерно каждые 15 лет. Это примерно равно периоду обращения планеты на таком расстоянии. Эти два внутренних диска наклонены примерно на пять-семь градусов относительно плоскости внешнего диска. Это сопоставимо с диапазоном наклонений орбиты внутри нашей Солнечной системы. “Это соответствует типичной архитектуре в стиле Солнечной системы”, — сказал Дебес.
Будущие исследования
Очевидно, учитывая, насколько близко это имитирует то, что, как подозревают астрономы, произошло в нашей собственной Солнечной системе, HST и другие телескопы, такие как Atacama Large Millimeter Array, продолжат изучать систему TW Hydrae. Внешний диск, на который падают тени, может простираться довольно далеко. Некоторые ученые предполагают, что ее радиус может в несколько раз превышать радиус пояса Койпера нашей солнечной системы. Интересно, что этот больший диск, похоже, имеет зазор, вдвое превышающий среднее расстояние Плутона от Солнца. Это может свидетельствовать о наличии третьей
На этом новом изображении, полученном с космического телескопа «Хаббл», показаны взаимодействующие галактики, известные как AM 1214-255.
Эти галактики содержат активные ядра галактик, или AGN. AGN — это необычайно яркая центральная область галактики. Его чрезвычайная яркость вызвана тем, что вещество закручивается в сверхмассивную черную дыру в центре галактики.
Хаббл наблюдал ближайшую к центру галактику в рамках исследования AGN с целью сбора данных о близлежащих AGN, которые будут использоваться в качестве ресурса для астрономов, исследующих физику AGN, черные дыры, структуру галактики-хозяина и многое другое.
