Эти облака из газа и пыли плывут в богатом звездном поле около плоскости нашей Галактики Млечный Путь в высоко летящем созвездии Лебедя. В поле зрения телескопа попали туманности Мыльный Пузырь (внизу слева) и Полумесяц (вверху справа). Эти туманности сформированы звездами на последней стадии их жизни. Туманность Полумесяц, известная также как NGC 6888, образовалась, когда яркая массивная звезда Вольфа-Райе WR 136 сбросила внешнюю оболочку в результате сильного звездного ветра. Исключительно быстро сжигая свое топливо, WR 136 приближается к концу своей короткой жизни, которая должна завершиться эффектным взрывом сверхновой. Недавно открытая туманность Мыльный Пузырь – это планетарная туманность, сброшенная оболочка менее массивной, долгоживущей звезды типа Солнца, которая должна превратиться в медленно остывающий белый карлик. Туманности удалены от нас примерно на 5 тысяч световых лет, размер большей туманности Полумесяц – около 25 световых лет.
Программа ULLYSES — крупнейшая из когда-либо проводившихся операций Хаббла. Теперь, когда наблюдения закончены, учёные могут погрузиться в сокровищницу данных.
Изображение Хаббла области звездообразования 30 Дорадус, туманности Тарантул, в Большом Магеллановом облаке, заполненном молодыми яркими голубыми звездами
В декабре 2023 года космический телескоп «Хаббл» завершил свою крупнейшую программу с момента запуска в 1990 году. С помощью этой программы телескоп провел наблюдения за 500 отдельными звездами за три года — и теперь ученые готовы погрузиться в это космическое пасхальное яйцо данных.
Комплексное исследование телескопа Хаббла называется «Библиотека ультрафиолетового наследия молодых звезд как основных стандартов» или ULLYSES; Операторы ULLYSES считали Хаббл единственным активным телескопом, способным осуществить такую новаторскую задачу.
Эти удовольствия от наблюдения в ультрафиолетовом свете продлятся еще долго после пасхальных праздников, однако они займут исследователей на десятилетия вперед, поскольку они предлагают свежий взгляд на звездообразование, эволюцию звезд и влияние звезд на свое окружение.
«Я верю, что проект ULLYSES будет преобразующим, оказав влияние на всю астрофизику, от экзопланет до влияния массивных звезд на эволюцию галактик, до понимания самых ранних стадий развивающейся Вселенной», — Джулия Роман-Дюваль, руководитель группы реализации ULLYSES на Космическом телескопе. Об этом говорится в заявлении Института науки (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд. «Помимо конкретных целей программы, звездные данные также могут быть использованы в областях астрофизики способами, которые мы пока не можем себе представить».
Команда ULLYSES сначала использовала Хаббл для изучения 220 звезд, а затем углубилась в архив космического телескопа, чтобы получить данные наблюдений еще за 275 звездами. Исследователи также включили данные о звездах, полученные с множества других космических телескопов и наземных обсерваторий.
Полный набор данных ULLYSES состоит из звездных спектров , которые содержат информацию о температуре каждой звезды, химическом составе и скорости ее вращения.
Хаббл и УЛЛИС видят красный (и синий) цвет.
Особый интерес для команды ULLYSES представляют сверхгорячие и массивные голубые звезды , которые могут стать в миллион раз ярче нашего Солнца. Эти палящие звезды сильно светятся в ультрафиолетовом свете, а это значит, что Хаббл легко их различит.
Массивные голубые звезды живут быстро и умирают молодыми, быстро сжигая топливо, необходимое для процессов ядерного синтеза , и создавая «металлы» — термин, который астрономы используют для описания элементов тяжелее водорода и гелия. Водород и гелий — это элементы, из которых в основном состоят звезды в начале своей жизни.
Звездные спектры массивных голубых звезд могут раскрыть подробности о скорости мощных звездных ветров, исходящих от них. После того как массивные звезды взрываются в результате вспышек сверхновых, именно эти звездные ветры рассеивают элементы, созданные этими звездами. Затем элементы распространяются по всему космосу, поэтому понимание этих ветров станет важным шагом к пониманию галактического распределения тяжелых элементов, которые станут строительными блоками звезд и планет следующего поколения. Эти элементы могут в конечном итоге стать основой жизни во Вселенной.
Примеры самых маленьких красных карликов, нашего Солнца, красных гигантов и сине-белых звезд-сверхгигантов.(Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и А. Фейлдом (STScI))
Из-за этого процесса дисперсии каждое последующее поколение звезд имеет большую концентрацию металлов, чем предыдущее. Звезды первого поколения, образовавшиеся в то время, когда большинство атомов во Вселенной состояли из водорода и небольшого количества гелия, считаются «бедными металлами», тогда как более поздние поколения звезд, включая Солнце, «богаты металлами».
ULLYSES и Хаббл нацелились на голубые звезды в галактиках, близких к Млечному Пути, которые, по-видимому, испытывают дефицит металлов. Таким образом, эти звезды могут выступать в качестве заменителей самых ранних звезд, помогая ученым исследовать звезды, которые существовали в молодой Вселенной и сейчас находятся за пределами диапазона, в котором мы можем легко увидеть глубокие детали.
«Наблюдения ULLYSES являются ступенькой к пониманию этих первых звезд и их ветров во Вселенной, а также того, как они влияют на эволюцию своей молодой родительской галактики», — сказал Роман-Дюваль.
На другом конце цветового (и размерного) спектра проект ULLYSES также сосредоточился на молодых звездах, которые холоднее, меньше и краснее Солнца. Эти звезды также располагались ближе к дому, в активных областях звездообразования Млечного Пути.
В годы своего становления, собирая массу из окружающих их газовых и пылевых дисков, эти молодые красные звезды создавали турбулентность в своих системах, испуская высокоэнергетический ультрафиолетовый и рентгеновский свет. Это повлияло бы на диски, формирующие планеты вокруг этих звезд, и повлияло бы на то, смогут ли планеты, которые в конечном итоге родятся вокруг этих звезд, когда-либо быть пригодными для жизни.
Иллюстрация молодой звезды, которая холоднее и краснее Солнца. (Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, STScI, Франческо Пареске (INAF-IASF Болонья), Роберт О'Коннелл (UVA), SOC-WFC3, ESO)
Наблюдения Хаббла, собранные для ULLYSES, могут помочь ученым лучше понять процессы, с помощью которых эти молодые звезды аккумулируют материю из своего окружения, чтобы накопить массу, необходимую для запуска ядерного синтеза водорода в гелий. Запуск этого процесса сделал бы молодую звезду полноценной звездой.
Это также может выявить влияние, которое эти звезды оказывают на окружающие их диски, которые в конечном итоге образуют планеты. Таким образом, изучение опроса потенциально может помочь ученым лучше понять, какие системы больше подходят для поиска жизни.
«ULLYSES изначально задумывался как программа наблюдений с использованием чувствительных спектрографов Хаббла. Однако программа была значительно усовершенствована за счет скоординированных и вспомогательных наблюдений под руководством сообщества с другими наземными и космическими обсерваториями», — сказал Роман-Дюваль. «Такой широкий охват позволяет астрономам исследовать жизнь звезд в беспрецедентных деталях и нарисовать более полную картину свойств этих звезд и того, как они влияют на окружающую среду».
Еще до того, как данные ULLYSES позволят по-новому взглянуть на жизнь звезд и их окружение, это исследование показывает, что даже после более чем трех десятилетий космических наблюдений Хаббл все еще предоставляет новаторские научные результаты.