Астрономы из Канады и Швейцарии, используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), открыли новую галактику, получившую обозначение COSMOS2020-635829. Этот объект подвергается воздействию сдува газа, что позволяет отнести его к типу «медузообразных» галактик. Результаты исследования представлены в статье, опубликованной 17 июня на сервере arXiv.

Так называемые «медузообразные» галактики характеризуются длинными хвостами из газа и молодых звёзд, исходящими с одной стороны, что визуально напоминает медузу. Они часто обнаруживаются в скоплениях галактик, и при движении сквозь внутреннюю среду постепенно теряют газ — процесс, известный как сдув газа (ram pressure stripping, RPS). Он может запускать активное звездообразование в потерянном газовом материале.

Группа под руководством Иэна Д. Робертса из Университета Ватерлоо (Канада) сообщила об открытии галактики, обладающей признаками медузообразной. На снимках высокой детализации JWST выявлен симметричный звёздный диск и односторонний хвост с узлами активного звездообразования.

«Мы представляем COSMOS2020-635829 как вероятную медузообразную галактику, подвергающуюся сдуву в протоскоплении при красном смещении z > 1», — отмечают авторы.

Обсервации подтвердили связь галактики с массивным кластером, обнаруженным в рентгеновском диапазоне. Хвост представляет собой скопление синих узлов вне плоскости галактики, совпадающих с ионизированным газом.

Масса звёздных узлов в хвосте составляет около 100 миллионов солнечных масс, а скорость звездообразования — 0,1–1 солнечной массы в год. Эти молодые скопления отвечают примерно за 1% звёздной массы COSMOS2020-635829.

Галактика имеет красное смещение около 1,156, звёздную массу примерно 10 миллиардов солнечных масс и скорость звездообразования порядка 100 солнечных масс в год. Рентгеновская светимость достигает примерно 8×10^42 эрг/с.

Исследователи подчёркивают, что COSMOS2020-635829 — один из наиболее убедительных кандидатов в медузообразные галактики с красным смещением выше 1.0, а также самая удалённая подтверждённая галактика с ионизированным газовым хвостом и внегалактическим звездообразованием, вызванными сдувом газа.

По мнению авторов, работа способствует глубокому пониманию механизмов подавления звездообразования в древней Вселенной.

«Данные подтверждают, что сдув газа способен влиять на галактики групп и скоплений при z > 1 и, вероятно, способствует экологическому подавлению даже в эпоху Cosmic Noon», — заключают учёные.

Международная команда астрономов сообщает об обнаружении необычного слияния двух схожих спиральных галактик, внешний облик которых напоминает лицо совы. Открытие этой галактической слияния, получившего название «Космическая Сова», представлено в статье, опубликованной 11 июня на препринт-сервере arXiv.

Слияния галактик играют ключевую роль в их эволюции. Эти процессы перераспределяют газ вокруг галактик, влияют на кинематику звёзд, трансформируют морфологию галактик и в конечном итоге способствуют формированию их звёздной массы.

Некоторые слияния приводят к образованию коллизионных кольцевых галактик (ККГ), которые встречаются сравнительно редко — в локальной Вселенной зафиксировано лишь несколько сотен подобных объектов. Кольца в таких системах формируются при практически лобовом прохождении одной галактики сквозь диск другой, в результате чего газ и звёзды выбрасываются в наружный слой, образуя круговую или близкую к ней структуру.

Теперь группа астрономов под руководством Минью Ли из Университета Цинхуа в Пекине, Китай, выявила уникальный случай слияния двух коллизионных кольцевых галактик. Это слияние было обнаружено случайно с помощью таких инструментов, как Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), Атакамская миллиметровая/субмиллиметровая решётка (ALMA) и Очень большой массив (VLA).

«Глубокое изображение и спектроскопия при помощи JWST, ALMA и VLA раскрывают сложную систему двойных коллизионных кольцевых галактик, демонстрирующих почти идентичную морфологию», — отмечают исследователи в статье.

Обнаруженная система находится на красном смещении 1,14. Собранные изображения показывают, что «Космическая Сова» состоит из двух взаимодействующих галактик, каждая из которых образовала почти идентичные кольцевые структуры диаметром около 26 тысяч световых лет.

Астрономы подчеркнули, что симметрия колец «Космической Совы» указывает на лобовое столкновение двух галактик сходной массы и структуры. Они оценивают звёздную массу системы примерно в 320 миллиардов солнечных масс, в то время как массы чёрных дыр в обеих галактиках составляют около 67 и 26 миллионов солнечных масс соответственно.

Изображения демонстрируют, что компактное ядро каждой галактики формирует «глаз» совы, а центральная область интенсивного звездообразования, усиленная более молодыми звёздными популяциями и эмиссией туманностей, окрашена в синий цвет и напоминает «клюв», расположенный между ними.

Кроме того, исследование показало, что каждая из взаимодействующих галактик содержит активное галактическое ядро (AGN), причём в северо-западном «глазу» наблюдается биполярный радиоджет. Судя по всему, джет тянется к области «клюва» и вызывает дополнительные ударные волны на фронте столкновения между галактиками.

Подводя итог, авторы подчёркивают уникальность «Космической Совы».

«Совокупность лобового слияния, формирования двойных колец, активности двух AGN и звездообразования, вызванного джетом, представляет собой детальный снимок процессов, ответственных за сбор звёздной массы и рост сверхмассивных чёрных дыр в ранней Вселенной», — заключают учёные.

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) открыл перед учёными новые горизонты, позволив с беспрецедентной чёткостью исследовать межзвёздное пространство. Используя эти данные, международная команда учёных изучила, как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — органические молекулы, важные для космической химии, — выживают в суровых условиях космоса.

ПАУ были обнаружены в холодных молекулярных облаках, где они подвергаются воздействию ультрафиолетового излучения и космических лучей. Несмотря на это, молекулы остаются стабильными. Новое исследование, опубликованное в *Physical Review Letters*, показало, что ПАУ с закрытой электронной оболочкой, такие как катион инденила (C₉H₇⁺), эффективно рассеивают избыточную энергию через инфракрасное и радиочастотное излучение, что позволяет им избегать разрушения.

ПАУ играют важную роль в межзвёздной химии, являясь одним из крупнейших резервуаров углерода в галактике. Их уникальные инфракрасные сигнатуры были подтверждены данными JWST и телескопа "Спитцер", что указывает на широкое распространение этих молекул в космосе.

В лабораторных условиях исследователи смоделировали поведение катиона инденила при помощи установки DESIREE в Стокгольме, способной удерживать ионы при температуре около 13 К. Моделирование показало, что даже при высоких уровнях внутренней энергии (до 5,85 эВ) молекулы не разрушались, а эффективно охлаждались, в основном за счёт радиочастотного излучения.

Результаты подтверждают, что радиочастотное охлаждение играет ключевую роль в устойчивости ПАУ с закрытой оболочкой, объясняя их неожиданно высокую концентрацию в межзвёздной среде. Это открытие поможет улучшить модели химических процессов в космосе.

Астрономы, используя данные космического телескопа НАСА имени Джеймса Уэбба, идентифицировали десятки маленьких галактик, которые сыграли главную роль в космическом преобразовании, превратившем раннюю Вселенную в ту, которую мы знаем сегодня.

"Когда дело доходит до производства ультрафиолетового излучения, эти маленькие галактики излучают значительно больше своего веса", - сказал Исак Уолд, младший научный сотрудник Католического университета Америки в Вашингтоне и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. "Наш анализ этих крошечных, но мощных галактик в 10 раз более чувствителен, чем предыдущие исследования, и показывает, что они существовали в достаточном количестве и обладали достаточной ультрафиолетовой энергией, чтобы стимулировать это космическое обновление".

Уолд обсудил свои выводы на 246-м заседании Американского астрономического общества в Анкоридже, штат Аляска. В исследовании использовались существующие изображения, полученные прибором Уэбба NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона), а также новые наблюдения, сделанные с помощью прибора NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона).

Крошечные галактики были обнаружены Уолдом и его коллегами из Годдарда, Сангитой Малхотрой и Джеймсом Роудсом, путем анализа изображений Webb, полученных в рамках программы наблюдений UNCOVER (Сверхглубокие наблюдения NIRSpec и NIRCam до эпохи реионизации), возглавляемой Рэйчел Безансон из Питтсбургского университета в Пенсильвании.

В рамках проекта было нанесено на карту гигантское скопление галактик, известное как Abell 2744, по прозвищу скопление Пандоры, расположенное на расстоянии около 4 миллиардов световых лет в южном созвездии Скульптор. Масса скопления образует гравитационную линзу, которая увеличивает дальние источники, увеличивая и без того значительный охват Уэбба.

В течение большей части первого миллиарда лет существования Вселенная была погружена в туман из нейтрального газообразного водорода. Сегодня этот газ ионизирован — лишен электронов. Астрономы, которые называют это преобразование реионизацией, долгое время задавались вопросом, какие типы объектов были наиболее ответственны за это: большие галактики, маленькие галактики или сверхмассивные черные дыры в активных галактиках. В качестве одной из своих главных целей аппарат Webb НАСА был специально разработан для решения ключевых вопросов, связанных с этим важнейшим изменением в истории Вселенной.

Недавние исследования показали, что небольшие галактики, в которых происходит интенсивное звездообразование, могли сыграть огромную роль. Сегодня такие галактики встречаются редко, составляя лишь около 1% от окружающих нас. Но они были в изобилии, когда Вселенной было около 800 миллионов лет, в эпоху, которую астрономы называют красным смещением 7, когда реионизация шла полным ходом.

На снимках скопления NIRCam команда искала небольшие галактики подходящего космического возраста, которые демонстрировали признаки экстремального звездообразования, называемые звездными вспышками.

"Галактики с малой массой собирают вокруг себя меньше нейтрального газообразного водорода, что облегчает проникновение ионизирующего ультрафиолетового излучения", - сказал Роудс. "Аналогичным образом, вспышки звезд не только создают обильное ультрафиолетовое излучение — они также прокладывают каналы в межзвездном веществе галактики, которые помогают этому свету вырваться наружу".

Астрономы искали мощные источники света определенной длины волны, которые указывают на наличие высокоэнергетических процессов: зеленую линию, испускаемую атомами кислорода, потерявшими два электрона. Первоначально излучаемое в виде видимого света в раннем космосе, зеленое свечение дважды ионизированного кислорода распространилось в инфракрасном диапазоне по мере того, как оно пересекало расширяющуюся Вселенную, и в конце концов достигло приборов Уэбба.

С помощью этого метода были обнаружены 83 небольшие галактики, в которых вспыхивали звезды, когда Вселенной было 800 миллионов лет, или около 6% от ее нынешнего возраста в 13,8 миллиардов лет. Команда отобрала 20 из них для более тщательного изучения с помощью NIRSpec.

"Эти галактики настолько малы, что для создания звездной массы, эквивалентной нашей собственной галактике Млечный Путь, вам потребуется от 2000 до 200 000 из них", - сказал Малхотра. "Но мы можем обнаружить их благодаря нашему новому методу отбора образцов в сочетании с гравитационным линзированием".

Похожие типы галактик в современной Вселенной, такие как зеленый горошек, излучают около 25% своего ионизирующего ультрафиолетового излучения в окружающее пространство. Если галактики с малой массой, в которых вспыхивают звезды, исследованные Уолдом и его командой, излучают такое же количество излучения, то они могли бы обеспечить весь ультрафиолетовый свет, необходимый для преобразования нейтрального водорода во Вселенной в его ионизированную форму.

Наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), открыли новые горизонты в понимании формирования экзопланеты WASP-121b и её происхождения в газопылевом диске, окружающем её звезду. Эти данные были получены благодаря выявлению множества ключевых молекул: водяного пара, монооксида углерода, монооксида кремния и метана.

На основании этих открытий команда, возглавляемая астрономами Томасом Эвансом-Сомой и Сирилом Гаппом, смогла составить детальный перечень углерода, кислорода и кремния в атмосфере WASP-121b. В частности, обнаружение метана указывает на наличие сильных вертикальных ветров на более прохладной ночной стороне планеты — процесс, который зачастую игнорируется в современных моделях.

WASP-121b представляет собой горячий газовый гигант, обращающийся вокруг своей звезды на расстоянии, примерно вдвое превышающем её диаметр, и совершает полный оборот за 30,5 часов. Планета имеет два различных полушария: одно, всегда обращенное к звезде, где температура превышает 3000 градусов по Цельсию, и вечную тьму, где температура падает до 1500 градусов.

"Температуры на дневной стороне достаточно высоки, чтобы огнеупорные материалы — обычно твердые соединения, устойчивые к сильному нагреву — могли существовать в виде газообразных компонентов атмосферы планеты", — пояснил Томас Эванс-Сома, астроном, работающий в Институте астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия, и Университете Ньюкасла, Австралия. Он возглавил исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy.

Команда исследовала множество соединений, испаряющихся при различных температурах, что открывает ключ к пониманию формирования и эволюции планеты. "Газообразные вещества легче идентифицировать, чем жидкости и твердые тела", — отметил Сирил Гапп, ведущий автор второго исследования, опубликованного в Astronomical Journal.

"Поскольку многие химические соединения присутствуют в газообразной форме, астрономы используют WASP-121b в качестве естественной лаборатории для изучения свойств атмосфер планет".

Кремний был обнаружен в виде газообразного монооксида кремния (SiO), однако первоначально он попал на планету через каменистый материал, такой как кварц, содержащийся в планетезималях — по сути, астероидах — после того, как планета приобрела основную часть своей газовой оболочки. Формирование планетезималей требует времени, что указывает на то, что этот процесс происходил на более поздних стадиях развития планеты.

Формирование планет начинается с частиц ледяной пыли, которые слипаются и постепенно превращаются в гальку размером от сантиметра до метра. Эти частицы притягивают окружающий газ и мелкие твердые частицы, ускоряя свой рост.

Это и есть зародыши будущих планет, подобных WASP-121b. Притяжение окружающего газа заставляет движущиеся камешки спиралевидно двигаться к звезде. По мере их миграции, содержащийся в них лед начинает испаряться в более теплых внутренних областях диска.

Пока молодые планеты вращаются вокруг своих звезд-хозяев, они могут вырасти настолько большими, что в протопланетном диске образуются значительные пробелы. Это останавливает дрейф гальки внутрь планеты и поступление льда, но оставляет достаточно газа для формирования атмосферы.

В случае с WASP-121b, это, по-видимому, произошло в области, где метановая галька испарилась, обогатив газ, который снабжал планету углеродом. В отличие от этого, водяная галька оставалась замороженной, удерживая кислород.

Этот сценарий наилучшим образом объясняет, почему Эванс-Сома и Гапп наблюдали более высокое соотношение углерода и кислорода в атмосфере планеты по сравнению с её звездой-хозяином. WASP-121b продолжала притягивать богатый углеродом газ даже после прекращения потока обогащенных кислородом камешков, что определило окончательный состав её атмосферной оболочки.

Ожидается, что с изменением температуры атмосферы изменится и количество различных молекул, таких как метан и монооксид углерода.

При экстремально высоких температурах дневной стороны WASP-121b метан оказывается крайне нестабилен и не будет присутствовать в заметных количествах. Астрономы установили, что газ из дневного полушария должен перемешиваться с относительно прохладным ночным полушарием быстрее, чем состав газа сможет адаптироваться к более низким температурам.

Согласно этому сценарию, можно было бы ожидать, что на темной стороне, как и на дневной, содержание метана будет незначительным. Однако, когда астрономы обнаружили значительное количество метана на темной стороне WASP-121b, это стало полной неожиданностью.

Чтобы объяснить этот результат, команда предполагает, что газообразный метан должен быстро восполняться на темной стороне, чтобы поддерживать его высокое содержание.

Вероятный механизм этого заключается в сильных вертикальных потоках, поднимающих газообразный метан из нижних слоев атмосферы, которые обогащены метаном благодаря относительно низким ночным температурам в сочетании с высоким соотношением углерода и кислорода в атмосфере.

"Это ставит под сомнение динамические модели экзопланет, которые, вероятно, необходимо будет адаптировать для воспроизведения сильного вертикального перемешивания, обнаруженного на темной стороне WASP-121b", — сказал Эванс-Сома.

Команда использовала спектрограф JWST в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRSpec) для наблюдения за WASP-121b на протяжении всей её орбиты вокруг звезды-хозяина. Поскольку планета вращается вокруг своей оси, тепловое излучение, исходящее от её поверхности, меняется, открывая телескопу различные участки её облученной атмосферы. Это позволило команде охарактеризовать условия и химический состав как дневной, так и ночной сторон планеты.

Астрономы также зафиксировали, как планета проходила перед своей звездой. Во время этой фазы часть звездного света проникает сквозь атмосферный слой планеты, оставляя спектральные отпечатки, которые раскрывают её химический состав. Этот тип измерений особенно чувствителен к переходной области, где смешиваются газы дневной и ночной сторон.

"Появившийся спектр пропускания подтвердил обнаружение монооксида кремния, монооксида углерода и воды, полученных на основе данных о выбросах", — отметил Гапп. "Однако мы не смогли обнаружить метан в переходной зоне между дневной и ночной сторонами".

Астрономы из США, Франции и Великобритании приступили к поискам планет в системе звезды Альфа Центавра. Хотя их усилия пока не увенчались успехом, им удалось установить предварительные ограничения на наличие экзопланет. К сожалению, из-за чрезмерной яркости звезды "Уэбб" демонстрирует чувствительность к планетам, нагретым Альфа Центавра A до температур в диапазоне от -73 до -20°C, с радиусом не менее 1,5 радиуса Юпитера и находящимся на расстоянии около 1,5 астрономических единиц. Тем не менее, попытка не пытка.

Альфа Центавра, также известная как Толиман, является самой близкой звёздной системой к нашей Солнечной системе на протяжении ближайших 10 тысяч лет, содержащей экзопланеты. Она состоит из трёх звёзд: солнцеподобной Альфы Центавра A, оранжевого карлика Альфы Центавра B и тусклого красного карлика Проксимы Центавра (Альфа Центавра C). Первые две звезды видны невооружённым глазом, тогда как третью можно наблюдать только через телескоп. Основная часть системы находится на расстоянии 4,37 световых лет от нас, а Проксима Центавра расположена всего в 4,24 световых годах.

Исследователи давно высказывали предположения о существовании планет в системе Альфа Центавра, однако поиски начали активно развиваться относительно недавно. В 2016 году была обнаружена первая планета у звезды Проксима Центавра. На сегодняшний день известно, что у этой звезды имеется как минимум три планеты и свой пояс астероидов.

Проксима b — первая обнаруженная планета — представляет собой суперземлю и находится в зоне обитаемости. Однако из-за вспышек на Проксиме она, вероятно, не пригодна для жизни и больше напоминает Марс, чем Землю...

В 2019 году была открыта Проксима c — ледяная планета, схожая с Нептуном, расположенная на расстоянии 1,5 астрономических единиц от звезды. Возможно, у неё есть система колец, напоминающая кольца Сатурна.

В 2020 году космический телескоп Gaia зафиксировал возможную третью планету — Проксиму d. Это газовый гигант, сопоставимый по размеру с Сатурном, с температурой около +238 °C. Однако существование этой планеты пока не подтверждено.

Что касается других звёзд системы, то у Альфы Центавра B не обнаружено известных планет. Горячая суперземля Альфа Центавра Bb, найденная в 2012 году, на самом деле оказалась ошибкой в обработке спектра звезды. У самой Альфы Центавра A может находиться экзопланета размером с Уран в зоне обитаемости, но это открытие пока не подтверждено.