10 удивительных галактических явлений

Расположенная недалеко от края Млечного Пути галактика Triangulum II уже успела поразить многих астрономов своими невероятно быстрыми звездами. Наш крошечный галактический сосед содержит рекордно малое их количество — всего около 1000 (в Млечном Пути их, например, 100 миллиардов). Однако в Triangulum II скрывается колоссальная масса.

Ведя наблюдение за этой галактикой, большой телескоп Кека, расположенный на гавайском вулкане Мауна-Кеа, заметил шесть звезд, которые двигаются гораздо быстрее, чем ожидалось. Дело в том, что галактика настолько темная, что в телескоп были видны только эти шесть звезд. Однако благодаря даже этим звездам исследователи смогли высчитать гравитационные силы Triangulum II и ее общую массу. Оказалось, что галактика массивнее, чем совокупная масса всех ее звезд.

Ученые обнаружили, что в этой галактике содержится высочайшая среди всех изученных до этого галактик концентрация темной материи. Тем не менее французские астрономы из Страсбургского университета считают, что причиной столь сильной рассеянности звезд и тусклости галактики является воздействие гравитационных сил соседствующих с Triangulum II галактик.

Столь высокая концентрация темной материи в Triangulum II дает ученым прямую возможность попробовать изучить это странное вещество, на долю которого приходится 24 процента всей общей массы Вселенной. Благодаря тому, что в этой галактике содержится очень мало звезд, она практически не производит гамма-излучения, давая тем самым шанс обнаружить рентгеновские силы от взаимодействия темной материи. Так как галактика фактически мертва, эти сигналы должны фиксироваться четко, практически без каких-либо искажений от множества космических источников энергии, присутствующих в более «оживленных» областях.

Загадочное галактическое кольцо

Американские и Венгерские астрономы недавно наткнулись в космосе на структуру, которая оказалась настолько огромной, что трудно поверить в ее существование. Этой структурой оказалось скопление галактик, образовавших своеобразное кольцо, которое простирается почти на 5 миллиардов световых лет. Этот объект настолько огромен, что на ночном небе в оптическом диапазоне он выглядел бы в 70 раз крупнее полного диска Луны.

Астрономам удалось подсчитать предполагаемый размер этого космического кольца благодаря родственности семи наблюдаемых всплесков гамма-излучения — одного из самых масштабных явлений выброса энергии взрывного характера в космосе. Всплески гамма-излучения, как правило, происходят в момент, когда звезда становится сверхъяркой сверхновой, а затем превращается в черную дыру.

Так как наблюдаемые всплески находились друг от друга практически на одинаковом расстоянии, астрономы предположили, что они являются частью одной космической мегаструктуры. Конечно же, отбрасывать вероятность случайности тоже не стоит. Существование галактического кольца подобных размеров противоречит нашим космологическим моделям, описывающим предел размера самых крупных объектов во Вселенной, который составляет, согласно этим моделям, около 1,2 миллиарда световых лет.

И даже если это кольцо действительно существует, то почему оно такое большое? Ответа на этот вопрос пока никто не знает. Однако есть предположения, что за создание таких космических объектов невероятного размера так или иначе отвечает все та же загадочная темная материя.

Галактика Tayna

Объединив мощности космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер», астрономы обнаружили один из самых удаленных от нас объектов во Вселенной. При этом ученые считают, что этот объект появился спустя всего 400 миллионов лет после Большого взрыва. То есть он еще и является одним из самых старых объектов во Вселенной. Этим объектом является едва заметная и крайне блеклая галактика, получившая название Tayna, что на южноамериканском диалекте означает «перворожденная». На данный момент ученые обнаружили 22 подобные «перворожденные» галактики, берущие свое начало вскоре после Большого взрыва.

Для обнаружения галактики Tayna потребовались силы двух лучших космических телескопов человечества и большая помощь со стороны галактического скопления MACS J0416.1-2403, расположенного примерно в четырех миллиардах световых лет от нас. Обладая массой в квадриллион Солнц, этот галактический кластер притягивает к себе невероятное количество света, создавая гравитационную линзу и позволяя взглянуть на Tayna, которая по сути находится позади него. Телескоп имени Джеймса Вебба, который собираются отправить в космос в 2018 году, позволит нам лучше разглядеть эту галактику и предоставит гораздо больше деталей об этом представителе первых галактических объектов во Вселенной.

Галактическая нянька

Астрономы до конца не уверены в своих знаниях о том, как же рождаются галактики. Общепринято считать, что всю необходимую материю для своего образования галактики берут из межгалактической среды. Однако есть и другие предположения. Согласно одному из них, изначальное формирование галактики происходит из плотного скопления темной материи, вокруг которой начинают скапливаться облака из водорода и других газов, притягиваемые гравитационными силами. По другой теории, галактики формируются из материи определенного источника. Первый вариант слишком долог, чтобы его можно было проверить на основе наблюдаемых данных. За вторым никто никогда и не наблюдал.

По крайней мере до недавнего времени. Исследователи из Калифорнийского технологического института с помощью инструмента Cosmic Web Imager, установленного на телескоп Хейла в обсерватории Паломар, обнаружили протогалактический диск (очень молодую, только образующуюся галактику), расположенный в 10 миллиардах световых лет от нас. Он состоит из горячего газа, объем которого увеличивается благодаря холодному газу, который молодая галактика получает из нити так называемой Космической паутины, рядом с которой галактика формируется. Ученые считают, что это первое прямое доказательство существования Космической паутины, которая объединяет все во Вселенной.

Благодаря случайному удачному расположению двух квазаров в этой области космоса, часть нити паутины, которая подает газ на новообразующуюся галактику, нагрелась, что позволило ученым определить ее наличие.

«Большой Магелланов беспредел»

Большое Магелланово облако (БМО) и его карликовый спутник Малое Магелланово облако (ММО) являются нашими ближайшими соседними галактиками, расположенными приблизительно в 160 000 и 200 000 световых лет. Являясь наиболее крупными карликовыми галактиками, расположенными рядом с Млечным Путем, их легко можно увидеть в южном полушарии ночного неба.

Ученые отмечают, что с БМО происходит что-то странное. В туманности Тарантул, являющейся частью БМО, астрономы обнаружили настоящий инкубатор звездообразования. Но, как оказалось, звезд здесь образуется гораздо меньше, чем кажется на первый взгляд.

Дело в том, что около 5 процентов из 5900 исследованных больших и очень больших звезд, расположенных в БМО, не принадлежат этой галактике. БМО фактически выкрала их у ММО. К такому выводу ученые пришли после того, как обнаружили, что эти звезды обращаются в другую сторону, по сравнению с остальными. Более того, химический состав этих звезд совсем не похож на тот, который обычно свойственен звездам БМО. В этих звездах содержится гораздо больше тяжелых элементов, таких как железо и кальций. Ученые считают, что такая плодовитость туманности Тарантул, объясняется как раз тем, что БМО ворует звезды у ММО. Кроме того, БМО не гнушается подъедать и газ у своего космического соседа. Газ в этом случае разгоняется настолько сильно, что «воспламеняет» остаточные газы между двумя галактиками.

Галактика Геркулес А

В центре галактики Геркулес А (3C 348) расположена гигантская черная дыра с массой 2,5 миллиарда Солнц! Она в 1000 раз массивнее всего Млечного Пути и производит две гигантские струи плазмы, которые затемняют практически всю галактику, в которой они находятся. Более того, простираясь на 1,5 миллиона световых лет, эти потоки плазмы затемняют собой и другие галактики, в том числе и Млечный Путь, который в диаметре в 15 раз меньше. Находящийся здесь объем энергии очень сложно описать. Выходная отдача черной дыры в центре в эквиваленте радиоволн в один миллиард раз выше, чем у нашего Солнца.

Этого достаточно, чтобы считать Геркулес А одним из самых ярких когда-либо наблюдавшихся источников радиоволн. Розово-красный луч на изображении выше представляет собой плазму из атомных частиц и магнитных полей, разогнанных до релятивистских скоростей (почти до скорости света). Объемные шаровые скопления по краям, скорее всего, говорят о множестве ранних невероятных по объему выбросов.

К сожалению, все это невидимо для невооруженного взгляда, то есть является лишь представлением художника. Изображение создано на основе оптических данных с камеры Wide Field Camera 3 телескопа «Хаббл», а также наблюдений радиотелескопа Very Large Array (Сверхбольшая Антенная Решетка).

Древние белые карлики Млечного Пути

Наша галактики весьма древняя. Она почти такая же древняя, как сама Вселенная. Наблюдая за центральной перемычкой Млечного Пути, астрономы обнаружили скопление из 70 белых карликов — плотных и компактных звезд с массой Солнца (или даже больше), но при этом не больше размера Земли.

Конечно же, в перемычке находится гораздо больше звезд, однако ученых заинтересовала определенная группа, расположенная в относительной открытости от космической пыли и находящаяся примерно в 25 000 световых лет от Земли.

Сейчас эти звезды являются не чем иным, как астрономическими реликтами, однако, по мнению ученых, именно они могут рассказать нам о том, как появилась наша галактика. Считается, что возраст некоторых белых карликов здесь составляет более 12 миллиардов лет. Кроме того, ученые думают, что именно эти белые карлики были одними из тех звезд, которые когда-то «засеяли» нашу галактику. С них началась история Млечного Пути. Миллионы звезд, завершивших свой жизненный цикл, последовали их примеру, разбросав на 100 000 световых лет свою материю.

Невероятно яркая галактика

Космический телескоп WISE аэрокосмического агентства NASA обнаружил самую яркую из когда-либо найденных галактику. Ее яркость эквивалентна яркости более 300 триллионов Солнц. Фотонам галактики WISE J224607.57-052635.0, о которой идет речь, пришлось преодолеть 12,5 миллиарда лет, чтобы оставить нам свое сообщение и дать нам представление о том, как выглядела Вселенная фактически на заре своего рождения.

Эта галактика настолько яркая, что сложно даже смотреть на ее полное изображение в представлении художника, которое можно видеть выше. Однако своей яркостью она обязана совсем не звездам. Галактика такая яркая благодаря своей черной дыре. Она настолько массивна, что даже в некоторой степени ставит под сомнение наше понимание физики.

Ученых удивляет, что ранняя Вселенная могла являться пристанищем для таких космических объектов. Обычно черные дыры ограничены в своей «прожорливости», и прошедшего времени не хватило бы для того, чтобы она поглотила всю галактику. Однако эта черная дыра смогла каким-то образом преодолеть «предел своей прожорливости» несколько раз, пока не достигла той массы, которую она имеет сейчас. Она «наелась» настолько, что теперь высвобождает (отрыгивает) гигантский объем энергии, который буквально ударяется о находящийся здесь гигантский кокон газа, который в конечном итоге начинает озаряться ослепительной аурой.

Крошечная галактика с гигантской черной дырой

Ультракомпактная карликовая галактика M60-UCD1 может изменить наше понимание черных дыр и представление о карликовых галактиках в целом. Ее размер составляет всего 300 световых лет, что является всего лишь 0,2 процента размера Млечного Пути. Однако в этой галактике находится черная дыра с массой, эквивалентной 21 миллиону Солнц. Для сравнения: черная дыра в центре Млечного Пути гораздо крупнее в размерах, но обладает массой всего 4 миллиона Солнц.

До недавнего времени считалось, что размер галактик и размер черных дыр взаимосвязаны между собой. Однако это открытие поставило под сомнение данную модель и предполагает, что размеры этих двух космических объектов могут быть совершенно несоизмеримы. И у ученых есть для этого объяснение.

Дело в том, что M60-UCD1 не всегда была карликовой галактикой. Астрономы из Университета штата Юта (США) считают, что когда-то эта галактика была местом обитания 10 миллиардов звезд. Однако она слишком приблизилась к более крупному галактическому соседу, который фактически ее обокрал. В результате в галактике осталось всего около 140 миллионов звезд. Это и делает M60-UCD1 в конечном итоге одной из самых маленьких галактик с массивной черной дырой в центре. Однако это же предположение ученых наталкивает и на другие вопросы. Являются ли карликовые галактики «неудавшимися» крупными или же все они в какой-то момент своей истории стали жертвами своих более крупных соседей?

Галактика EGS8p7

Галактика EGS8p7 возрастом 13,2 миллиона лет настолько древняя, что мы не должны ее видеть. После Большого взрыва Вселенная некоторое время представляла собой горячее скопление из протонов и электронов. После периода охлаждения частицы соединились в нейтральный водород. Суть в том, что в этом случае наши телескопы не смогли бы обнаружить ранний свет Вселенной, потому что ему бы в таком случае пришлось пройти множество различных искажений.

После того как появились галактики и другие источники энергии во Вселенной, они реионизировали газ, рассеяли его плотное скопление и открыли дорогу свету. Однако произошло это событие уже около миллиарда лет спустя, поэтому EGS8p7 находится слишком далеко от нас, чтобы мы могли ее видеть. И все же астрономы каким-то образом отмечают, что смогли уловить линию Лайман-альфа галактики, являющуюся своего рода ее штрихкодом. Она проявляется, когда относительно молодая звезда начинает излучать ультрафиолетовый свет в окружающий ее газ, оставляя после себя тепловую сигнатуру. Эта сигнатура была обнаружена спектрометром MOSFIRE, установленным в обсерватории Кек на Гавайях.

И все же линия Лайман-альфа галактики EGS8p7 должна была оставаться скрытой ранним непрозрачным нейтральным водородом. Астрономы до конца не уверены в том, как свету EGS8p7 удается пробиться через такую преграду. Есть предположение, что излучение тамошних звезд настолько мощное, что оно реионизировало часть Вселенной гораздо раньше, чем другие галактики.

Бонус: Кольцо Андромеды

Наш ближайший сосед, галактика Андромеда (М31) окружена гигантским кольцом (или ореолом). Сама Андромеда в два раза больше Млечного Пути и простирается на более 200 000 световых лет. При этом ее ореол занимает пространство еще около 2 миллионов световых лет. Он действует как маяк для астрономов, которые ищут здесь квазары. Достигнувший научные приборы космического телескопа «Хаббл» ультрафиолетовый свет подал ученым идею того, как вокруг Андромеды могло образоваться такое гигантское кольцо из газа.

Состоящее частично из галактического газа, кольцо является своего рода огромным хранилищем материи для будущих и уже образующихся звезд. Оно богато и тяжелыми элементами, образующимися сверхновыми, находящимися на границах Андромеды и выбрасываемыми за ее пределы. К сожалению, само кольцо невидимо человеческому глазу, однако на ночном небе оно было бы в 100 раз больше диаметра полной Луны.