Эта туманность хорошо видна в телескоп. Эмиссионная - отражательная часть туманности, имеет розовато-красноватый цвет, который появляется из-за свечения ионизированного водорода, a голубоватая - отражательная туманность "светится" из-за излучения внешних звёзд.
Космический телескоп «Хаббл» НАСА/ЕКА использовал свою мощную оптику, чтобы разделить шаровое скопление NGC 6401 на составляющие его звезды. То, что когда-то было видно лишь как призрачный туман в окулярах астрономических инструментов, превратилось в потрясающий звездный пейзаж.
NGC 6401 находится в созвездии Змееносца. Само шаровое скопление относительно тусклое, поэтому, чтобы увидеть его, потребуется телескоп и некоторый наблюдательный опыт. Шаровые скопления представляют собой очень богатые и, как правило, сферические коллекции звезд, отсюда и название. Они вращаются вокруг ядер галактик, при этом сила гравитации также удерживает звезды в группе. С нашим Млечным Путем связано около 160 шаровых скоплений, одним из которых является NGC 6401. Эти объекты очень старые и содержат некоторые из самых древних известных звезд. Однако их окружает множество загадок, а происхождение шаровых скоплений и их роль в эволюции галактик до конца не изучены.
Знаменитый астроном Уильям Гершель открыл это скопление в 1784 году в свой 47-сантиметровый телескоп, но ошибочно принял его за яркую туманность. Позже его сын, Джон Гершель, совершил ту же ошибку — очевидно, технология того времени была недостаточной, чтобы позволить визуально различить отдельные звезды.
NGC 6401 смутила и более современных астрономов. В 1977 году считалось, что в скоплении была обнаружена звезда малой массы, испускающая свои внешние слои (известная как планетарная туманность). Однако дальнейшее исследование 1990 года пришло к выводу, что объект на самом деле представляет собой симбиотическую звезду: двойную систему, состоящую из красного гиганта и небольшой горячей звезды, такой как белый карлик, с окружающей туманностью. Возможно, исследование 1977 года просто опередило свое время на несколько тысяч лет, поскольку считается, что симбиотические звезды стали разновидностью планетарной туманности.
Это изображение было создано на основе изображений, полученных с помощью широкоугольного канала усовершенствованной камеры для обзоров Хаббла. Изображения, полученные через желто-оранжевый фильтр (F606W, синего цвета), были объединены с изображениями, полученными в ближнем инфракрасном диапазоне (F814W, красного цвета). Общее время экспозиции составило 680 с и 580 с соответственно, а поле зрения — 3,3 х 1,5 угловых минуты.
Кажется было такое популярное музыкальное шоу. Но сейчас речь об исполинских газовых шарах, крайне горячих, в которых сосредоточена значительная часть вселенского вещества, и внутри которых это вещество эволюционирует, обретая очень широкое разнообразие, охватывая чуть ли не половину периодической таблицы Менделеева. О таких звездах наш разговор, а не о каких-то других, хотя есть вненаучная идея о том, что душа, проходящая школу взросления в человеческом теле, когда-то была лишь атомом, но пройдя большую часть своей духовной эволюции — через миллионы воплощений — станет звездой...
Но вернемся к астрономии.
В предыдущем рассказе я уже говорил об относительно близкой к нам галактике M100, которую сфотографировал любитель астрономии Drew Evans, попав со своим прекрасным снимком на титульную страницу сайта APOD — Astronomy Picture of the Day 2 мая этого года. В галактике M100 был отмечен довольно высокий темп звёздообразования и многочисленные вспышки сверхновых звезд.
Сегодня мировая общественность уже обсуждает другую, но в чем-то похожую галактику — UGC 9684, и кое-где в заголовках статей упоминается вот такая о ней метафора: "A Star Forming Factory". Внимание приковано к снимку, отнюдь, уже не любительскому. Сфотографировал эту спиральную галактику космический телескоп имени Хаббла — любителям она недоступна. Или, как минимум, любителям не удалось бы запечатлеть её в таких подробностях.
Продвинутый любительский снимок галактики UGC 9684. Её полная яркость соответствует блеску карликовой планеты Плутон — это просто к сведению.
Прежде всего, что за странное обозначение — UGC 9684?
Неравнодушные к небу люди хорошо представляют себе каталог Шарля Мессье — французского ловца комет XVIII века. Шарль сделал великое дело — он впервые собрал в одной таблице все объекты непонятной природы, большинство их которых имели диффузный облик. В него попали туманности, звездные скопления различных типов, галактики, а номера всех объектов этого каталога сопровождались латинской буквой "M". Но астрономы не осознавали всей пропасти различий между этими космическими образованиями.
Дело Шарля Мессье продолжил Уильям Гершель, а позже его сын Джон Гершель — охват этих новых каталогов превосходил работу Мессье в десятки раз, но по структуре они оказались неудобны, и сейчас мы о них лишь иногда вспоминаем, но никогда не пользуемся. Дело исправил Джон Дрейер, переработав наследие Гершелей и добавив в него тысячи вновь открытых объектов. Так появился Новый Общий Каталог — NGC, ставший классическим — он по сей день используется и профессионалами и любителями, имеет ряд дополнений (IC — Индекс Каталог, ориентированный на объекты южного небесного полушария, исторически менее изученного). Но среди 14 тысяч объектов по прежнему не было морфологической разницы — здесь на равных правах присутствовали и туманности, и скопления звезд, и галактики. В прочем, в XIX веке любой астроном с удивлением переспросил бы Вас: "Что? Какие-такие галактики?!"
Астрономы, создатели каталогов диффузных космических объектов (слева направо): Шарль Мессье, Уильям Гершель (отец), Джон Гершель (сын), Джон Дрейер
Очевидно, что новое время требовало создания новых каталогов.
UGC — один из таких фундаментальных каталогов, который собрал в себе только галактики, но только северного полушария.
UGC расшифровывается как Уппсальский Общий Каталог (галактик). Он создан сотрудниками Уппсальской Обсерватории (Швеция), но во многом опирается на фотографический обзор Паломарской Обсерватории (США) и "Каталог Галактик и их скоплений" швейцарского астронома Фрица Цвикки. UGC содержит без малого 15 тысяч галактик северного неба, интегральная яркость которых превышает 14,5 звездную величину.
Галактика, о которой сегодняшний рассказ, как раз близка к пределу яркости для каталога UGC. Её интегральный блеск составляет 14,4m — на самом краю видимости карт Паломарского Обзора. Любительскими средствами такую галактику красиво не заснять.
Но телескоп имени Хаббла может.
Что же он там увидел? Давайте тоже посмотрим.
На первый взгляд — обычная спиральная галактика, расположенная в созвездии Волопаса (вблизи направления на северный полюс Млечного пути, а это значит, что оттуда наша Галактика была бы видна практически плашмя). Она весьма далёкая — 250 млн.световых лет (впятеро дальше, чем M100 — о которой предыдущий рассказ), и в 100 раз дальше Галактики Андромеды, которая самая близкая к нам. А по размерам галактика UGC 9684 практически как M100 и как Млечный путь — это всё галактики примерно равных весовых категорий. Галактику Андромеды (M31) можно отнести к той же категории.
Но есть и некоторые отличительные особенности. UGC 9684 — галактика с "баром", или — с перемычкой. У Млечного пути такая есть. У М100 и M31 перемычки нет. И если вы посмотрите на спиральные ветви UGC 9684, то они обнаруживают довольно спутанную структуру в средней части галактического диска — неотчетливо выражены. Но есть и внешние спиральные ветви — тусклые, но размашистые. Выглядит это так, как-будто яркая и плотная по структуре спиральная галактика погружена в более объемную, но разреженную, и тоже спиральную галактику — Галактика-матрешка.
Есть предположение, что внешние спиральные ветви начали формироваться гораздо позже внутренних, и являются очень молодой частью галактики UGC 9684. Дело в том, что у каждой спиральной галактики есть хорошо видимая часть: ядро, балдж (сфероидальное уплотнение, окутывающее ядро галактики), спиральные ветви, перемычка между ветвями и ядром (если она вообще есть). Но есть и невидимая часть галактики — огромное сфероидальное гало — словно гигантский пузырь, окружающее всю галактику, и превышающее её по размеру в несколько раз. Вот так просто — на фотографии — галактическое гало не увидеть. Но сверхчувствительные фотометры выявляют его наличие практически у всех спиральных галактик.
Что содержится в гало?
Прежде всего — водород. Много водорода. Может оказаться так, что в гало столько же водорода, сколько в галактическом диске — в спиральных ветвях, ядре и балдже — в виде туманностей и в составе звезд. Фактически, галактическое гало — это как еще одна галактика, только непроявленная. А еще в гало блуждают редкие звезды. Плотность звёздного населения в галактическом гало довольно низкая, но ведь гало большое, и в итоге получается, что ощутимая часть звезд каждой спиральной галактики (от 10 до 30%) может находиться в Гало. И еще здесь же пролегают орбиты шаровых звёздных скоплений, которых не так много — несколько сотен или тысяч в каждой из галактик. Многие из таких скоплений являются остатками ядер тех галактик, которые слились и образовали ту, которую мы сейчас наблюдаем. Можно просто пересчитать шаровые скопления в некоторой галактике, и узнать приблизительное количество галактических слияний в её истории. Но конечно, наполненность гало у каждой спиральной галактики очень разная.
Судя по всему, у галактики UGC 9684 гало имеет значительный потенциал звёздообразования, и прямо на наших глазах из него рождается второй ярус спиральный ветвей. Это примерно как крупный мегаполис разрастается новыми микрорайонами вокруг своей кольцевой автодороги (это намек на всем известный город России).
Что послужило толчком для пробуждения столь бурного роста звездного населения — именно это и пытаются узнать астрономы, работающие с телескопом имени Хаббла. Плюс к тому, их озадачило то обстоятельство, что только за последние 18 лет в этой галактике вспыхнули 4 сверхновые звезды — в 2006, 2012, 2017, 2020. И конечно, теперь на эту галактику посматривают из Млечного пути очень часто, чтобы не пропустить еще одну сверхновую, потому что такая пулемётная очередь из сверхновых не может быть случайностью. Жаль лишь, что раньше сюда не смотрели — технических средств не было, да и как угадать, в какой из десятков тысяч доступных для наблюдений галактик происходит прямо сейчас нечто интересное... (хотя, выражение "прямо сейчас" тут вряд ли уместно).
Я упомянул о том, что гало спиральных галактик практически прозрачно и почти никак себя не выдает — сквозь него мы видим все, что происходит за ним. Но и спиральные ветви тоже — как легкая вуаль, почти не задерживают свет более далеких галактик. Конечно, в них достаточно пыли, но не настолько, чтобы быть преградой для излучения еще более далеких галактик. Посмотрите, как сквозь спиральные ветви галактики UGC 9684 прекрасно видны еще более далекие звездные города.
Они существенно отличаются по цвету — отчетливо оранжевые. Это, друзья, то самое красное смещение, которое свидетельствует о тотальном расширении Вселенной. Удаляющиеся от нас объекты шлют нам свои лучи в растянутом, как гармошка или пружина — виде. Частота этого излучения пониженная (длинна волны, соответственно, увеличенная), а значит само излучение смещено в красную сторону спектра. На таких расстояниях и спектрограф не нужен — все очевидно. 100 лет назад Эдвин Хаббл и его современники измеряли едва заметное смещение основных линий поглощения в галактических спектрах, и из с трудом наблюдаемого эффекта сделали грандиозные выводы. Но сейчас наблюдательная астрономия достигла такого рубежа, на котором красное смещение видно просто на фотокарточке глазом — галактика красная? — значит быстро удаляется, значит находится очень далеко от нас.
Можно иным способом прикинуть, насколько далеки те оранжево-красные звездные города. Примерно во столько раз они дальше, во сколько раз меньше по видимому размеру, чем галактика UGC 9684. Конечно, все галактики разные, и рассуждая так мы рискуем ошибиться в пару-тройку раз, но — не на порядок. К тому же, размер этой галактики, как и размер Млечного пути — 100 тысяч световых лет — довольно характерен для спиральных звёздных островов. А если какая-то галактика существенно меньше, то она и видна хуже — скорее всего с такой величиной красного смещения мы бы её и не увидели на этом фото.
По измерению красного смещения, галактика UGC 9684 удаляется от нас со скоростью порядка 5 тысяч километров в секунду. Скорости удаления галактик, видимых за ней существенно выше — в десятки раз.
По оценочным расчетам ученых, в галактике UGC 9684 — какой мы её сейчас видим — рождается в среднем одна звезда солнечной массы за несколько лет. Это довольно высокий темп звездообразования для спиральной галактики соответствующего размера. Но чтобы раз в несколько лет вспыхивала одна сверхновая (массой в несколько солнц), в прошлом темп звездообразования должен был бы быть существенно более высокий. Что же такое произошло там несколько сот миллионов лет назад? — это пока для астрономов загадка. Одним из наиболее понятных механизмов, активизирующих процесс рождения новых звезд, является слияние галактик. Но, возможно, в жизни каждой галактики есть какие-то дополнительные ритмы и циклы, влияющие на рождение и гибель звезд. Это и предстоит узнать.
Снимок спиральной галактики UGC 9684, запечатленный космическим телескопом имени Эдвина Хаббла. Опубликован 6 мая 2024 года.
Авторы: Эндрю Бердмор (Университет Лестера) и НАСА/Свифт.
С 30 июня по 4 июля 2015 года обсерватория НАСА Нила Герельса Свифта с помощью рентгеновского телескопа сфотографировала кольца рентгеновского света с центром в V404 Лебедя, двойной системе, содержащей извергающуюся черную дыру (точка в центре). По диагонали изображения — артефакты системы визуализации.
Нашу собственную Галактику — Млечный путь — нам со стороны никак не увидеть, и с этим уж ничего не поделаешь. Но мы можем смотреть на другие галактики — более или менее похожие на наш звездный город, и делать косвенные выводы о его устройстве. Благо, подходящих для такого изучения, вокруг нас галактик предостаточно.
Одной из таких галактик — очень похожих на Млечный путь, как минимум внешне, является галактика M100, известная еще и как NGC 4321, или как "Зеркальная галактика" ("Mirror Galaxy" — не путать с популярным смартфоном от Samsung!)
Если бы из галактики M100 кто-то разумный и оснащенный подходящим оптическим прибором взглянул в нашу сторону, то вполне возможно, увидел бы то же самое, что видим мы — практически собственное отражение (быть может потому и назвали эту галактику "Зеркальной"). Но стоит сделать уточнение, что наша Галактика чуть более населенная звёздами (более 200 млрд), чем её "зеркальное отражение" (около 100 млрд.звезд). Но по размерам обе галактики практически равны — около 100 тысяч световых лет в поперечнике.
M100 имеет промежуточное положение между теми галактиками, которые мы считаем близкими, и теми, которые считаются уже очень далекими. Между нами примерно 55 миллионов световых лет межгалактической пустоты. Но все же, с такого расстояния астрономом удалось разрешить внешние области спиральных рукавов на отдельные звёзды, и отыскать среди них несколько переменных звёзд — цефеид, а по цефеидам уже удалось определить расстояние до "Зеркальной галактики". Оно не соответствует тому, которое ранее было определено по её красному смещению — ошибка составляла примерно 2 раза. И это лишний раз предупреждает нас о том, что скорость разбегания галактики — это вселенская тенденция, а не строгий закон, и опираться на это удивительное явление можно лишь на метагалактических масштабах.
Глядя на галактику M100 мы видим одну из крупнейших галактик скопления Девы, хотя картографически эта галактика расположена в созвездии Волос Вероники, но недалеко от границы с Девой, а галактики и их скопления ничего не знают о наших созвездиях и их границах, ведь все звёзды наших созвездий принадлежат нашей Галактике — Млечному пути. Выходит так, что все прочие галактики расположены позади всех созвездий... но это — так — философское отступление.
В созвездии Волосы Вероники есть еще одно скопление галактик — его даже называют Сверхскоплением. Но оно в несколько раз дальше от нас, чем скопление Девы (в котором находится героиня сегодняшнего рассказа — галактика M100), и в несколько раз более населена галактиками, которые в наземные и космические телескопы уже не распадаются на отдельные звёзды — их изучать нам существенно сложнее. А галактики скопления Девы (и в частности — "Зеркальная галактика") — еще довольно просты в изучении. И это не удивительно, ведь и мы сами — Галактика Млечный путь, и окружающие её галактики Местной группы — тоже относимся к скоплению Девы. Правда, считается, что мы "живем" на самом краю этой агломерации звездных городов.
Известна Человечеству галактика M100 чуть более двух столетий. Первооткрывателем её считается французский астроном Пьер Мешен, который лишь на месяц опередил Шарля Мессье с обнаружением этого туманного на вид объекта. Для телескопов того времени это был объект, близкий к пределу видимости. И долгое время ничего, кроме туманного пятна астрономы здесь не различали. Ныне эта галактика доступна для наблюдений в самые простые телескопы. Но чтобы различить её спиральную структуру, нужен уже профессиональный инструмент, а разделить её на отдельные звезды (и то — лишь местами) возможно только для таких мощных наблюдательных средств, как телескоп имени Хаббла и телескоп имени Джеймса Уэбба.
Тем не менее, за последнее столетие эта галактика порадовала астрономов многочисленными вспышками сверхновых, что дало дополнительную информацию об этой галактике, позволило уточнить расстояние до неё. По разным данным, за этот период здесь наблюдалось от 5 до 7 сверхновых — это практически рекордная частота вспышек... хотя, быть может это лишь везение.
В то же самое время, у галактики M100 выявлена очень высокая активность ядра, что по всей видимости свидетельствует о наличии сверхмассивной черной дыры. По ряду оценок её масса может составлять около 5 млн. масс Солнца — это практически соответствует массе черной дыры, которая есть и в центре Млечного пути. Но наша галактическая черная дыра "дремлет", а "зеркальная" пробудилась, и активно поглощает межзвёздный газ и пыль, частично извергая его во вне, создавая сильный "звездный ветер", который гонит впереди себя ударную волну. Ближайшими последствиями такой активности становится очень активное звёздообразование (может оттого и много сверхновых подряд — это эхо его начала, когда множество внезапно рожденных звёзд-гигантов уже завершили свой звёздный путь). Более далекие последствия активности галактического ядра приведут к исчерпанию водорода в "Зеркальной галактике", и звёздообразование в ней сойдет на нет.
Галактика M100 имеет по меньшей мере два спутника — карликовые эллиптические галактики, что делает её похожей и на Галактику Андромеды. Хотя, и в этом случае, вероятнее всего, эти спутники в прошлом имели свои спиральные ветви, но оказались безжалостно обглоданы сильной гравитацией "Зеркальной галактики".
Авторы: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе.
Огромная галактика Андромеды, также известная как Мессье 31 или просто M31, запечатлена на этом изображении, полученном широкоугольным инфракрасным исследовательским аппаратом НАСА (WISE). WISE использовала все четыре своих инфракрасных детектора, чтобы запечатлеть эту картину: свет с длиной волны 3,4 и 4,6 микрона — синий; 12-микронный свет — зеленый; и 22-микронный свет — красный. Синим цветом выделены зрелые звезды, а желтым и красным — пыль, нагретая новорожденными массивными звездами.
Сияя, как яркий маяк среди моря галактик, Arp 220 освещает ночное небо на этом снимке, полученном космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА. На самом деле это две спиральные галактики, находящиеся в процессе слияния. Arp 220 ярче всего светится в инфракрасном свете, что делает ее идеальной целью для Уэбба. Это сверхяркая инфракрасная галактика (ULIRG) со светимостью более триллиона солнц. Для сравнения, наша галактика Млечный Путь имеет гораздо более скромную светимость — около десяти миллиардов солнц.
Arp 220, расположенный на расстоянии 250 миллионов световых лет от Земли в созвездии Змеи, является 220-м объектом в Атласе пекулярных галактик Хэлтона Арпа. Это ближайший ULIRG и самое яркое из трёх слияний галактик, ближайших к Земле.
Столкновение двух спиральных галактик началось около 700 миллионов лет назад. Это вызвало огромный взрыв звездообразования. Около 200 огромных звездных скоплений расположены в густонаселенной пыльной области диаметром около 5000 световых лет (около 5 процентов диаметра Млечного Пути). Количество газа в этой крошечной области равно всему газу во всей галактике Млечный Путь.
Предыдущие наблюдения радиотелескопа выявили около 100 остатков сверхновых на площади менее 500 световых лет. Космический телескоп НАСА «Хаббл» обнаружил ядра родительских галактик, находящихся на расстоянии 1200 световых лет друг от друга. Каждое из ядер имеет вращающееся звездообразующее кольцо, испускающее ослепительный инфракрасный свет, который так виден на этом снимке Уэбба. Этот яркий свет создает дифракционные пики — особенность звездообразования, которая доминирует на этом изображении.
На окраине этого слияния Уэбб обнаруживает слабые приливные хвосты или материал, вытянутый из галактик под действием гравитации, обозначенный синим цветом — свидетельство происходящего галактического танца. Органический материал, представленный красновато-оранжевым цветом, появляется в потоках и нитях через Arp 220.
Уэбб наблюдал за Arp 220 с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI).
На этом портрете, сделанном космическим телескопом «Хаббл», видны газообразные остатки взорвавшейся массивной звезды, вспыхнувшей примерно 1700 лет назад.
Звездный труп, остаток сверхновой под названием 1E 0102.2-7219, встретил свою гибель в Малом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике нашего Млечного Пути.
На снимке видны ленты газовых сгустков, уносящиеся от места взрыва со средней скоростью 2 миллиона миль в час. С такой скоростью вы могли бы долететь до Луны и обратно за 15 минут.
Это цветное составное изображение было собрано из отдельных экспозиций с помощью красного, зеленого и синего фильтров, улавливающих свечение ионизированного кислорода.
Поскольку газовые узлы движутся с разными скоростями и направлениями от взрыва сверхновой, те, что движутся к Земле, в этой композиции окрашены в синий цвет, а удаляющиеся — в красный.
Исследователи проанализировали архив телескопа «Хаббл» для получения изображений остатка сверхновой в видимом свете. Они проанализировали данные, чтобы более точно оценить возраст и центр взрыва сверхновой.
Малое Магелланово Облако, расположенное примерно в 200 000 световых годах от нас, видно в южном полушарии.
Это изображение представляет собой смесь снимков, сделанных в 2014 году широкоугольной камерой.