Астрономы «озвучили» центр Млечного Пути

Астрономия  03.10.2020

Мы не можем напрямую увидеть центральные области Млечного Пути. Этому мешают лежащие на пути к ним плотные пылевые облака. К счастью, телескопы, работающие в различных спектральных диапазонах, дали нам возможность «пробиться» через пылевую завесу. Переводя изначально цифровые данные (в виде единиц и нулей) в изображения, доступные человеческому глазу, астрономы уже рассмотрели в галактическом центре немало интересного.

Но если единицы и нули можно представить в виде картинки, то как насчет звука? Команда специалистов миссии Chandra воспользовалась техникой под названием «сонификация» и преобразовала цифровые данные в мелодию. Таким способом ученые «озвучили» ряд снимков объектов дальнего космоса. Среди них — центр Млечного Пути, остаток сверхновой Кассиопея А, а также легендарные «Столпы Творения».

В случае с центром нашей Галактики воспроизведение начинается с левой стороны снимка и перемещается вправо, отображая звуки, зависящие от положения и яркости источников излучения. Свет объектов, расположенных ближе к верхней части изображения, воспроизводится как более высокие частоты, в то время как интенсивность света регулирует громкость. Звезды и компактные источники преобразуются в отдельные ноты, а облака межзвездного газа и пыли звучат как нарастающий гул. Когда мы достигаем яркой области в правом нижнем углу, возникает крещендо. Это место расположения сверхмассивной черной дыры, масса которой в 4 млн раз превышает солнечную.

При создании «мелодии» Кассиопеи А ученые присвоили собственную ноту каждому из четырех основных химических элементов (кремний, сера, кальций и железо), найденных в остатке сверхновой. Таким образом, звук отображает распределение вещества в туманности. В «Столпах Творения» воспроизведение также осуществляется слева направо, при этом видимому и рентгеновскому излучению соответствуют две разные мелодии.

По материалам: https://chandra.si.edu

Chandra помог измерить скорость движения вещества сверхновой Кеплера

В 1604 году жители Земли наблюдали появление на небе новой звезды в созвездии Змееносца. Знаменитый немецкий астроном Иоганн Кеплер внес большой вклад в ее изучение, потому это событие часто называют сверхновой Кеплера.

https://chandra.harvard.edu/photo/2020/kepler/

Сейчас мы знаем, что сверхновая вспыхнула на расстоянии 20 тыс. световых лет от Земли. Источником взрыва стал белый карлик, являвшийся частью двойной системы и поглощавший вещество своего компаньона. В какой-то момент он перешел предел Чандрасекара (1.4 массы Солнца). Это привело к коллапсу белого карлика, сопровождавшемуся выделением огромного количества энергии.

Остаток сверхновой Кеплера был обнаружен в 1930-х годах. Он является одним из наиболее популярных для изучения объектов Млечного пути. В рамках нового исследования команда астрономов попыталась измерить скорость разлета его вещества. Для этого они обратились к помощи рентгеновской обсерватории Chandra.

Целью наблюдений стали 15 скоплений материала, выброшенных во время вспышки сверхновой Кеплера. Измерения показали, что средняя скорость их разлета составляет 4450 км/c. Наиболее быстрое скопление удаляется от места взрыва со скоростью около 10200 км/с. По словам исследователей, это наибольшее зарегистрированное значение за всю историю наблюдений остатков сверхновых.

Кроме того, астрономы обратились к архивным данным, чтобы оценить динамику изменения скорости вещества. Анализ показал, что некоторые из выброшенных во время вспышки сгустков материи практически не замедлились и движутся с той же скоростью, что и 400 лет тому назад. https://universemagazine.com/?p=20353

«Мост» в галактическом скоплении Abell 2384

В далеком прошлом две группы галактик, известные под общим обозначением Abell 2384 столкнулись и прошли друг через друга. Это экстремальное событие привело к тому, что из их центров были вырваны потоки раскаленного газа. Они образовали перемычку — огромную структуру, которая подобно мосту соединяет две части скопления.

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/bending-th...

Представленное изображение демонстрирует этот галактический «мост», расположенный на расстоянии 1.2 млрд световых лет от Земли. Оно было получено при помощи рентгеновских обсерваторий Chandra и XMM-Newton (голубой цвет) и индийского радиотелескопа GMRT (розовый цвет). Их данные были скомбинированы со снимком в видимой части спектра, полученным в рамках обзора Digitized Sky Survey.

По оценкам астрономов, общая протяженность перемычки достигает 3 млн световых лет, масса ее вещества составляет 6 трлн солнечных. При этом, общая масса Abell 2384 превышает массу Солнца в 260 трлн раз. Изогнутая форма структуры объясняется воздействием, оказываемым на нее релятивисткой струей, исходящей из центра одной из галактик скопления. Она является продуктом активности сверхмассивной черной дыры.

Изображения в радиодиапазоне показывают, что радиоизлучения от релятивисткой струи простирается на 1.2 млн световых лет на «север» от черной дыры и на 1.7 млн световых лет на «юг». Северное радиоизлучение слабее, чем южное. Эти различия, скорее всего, обусловлены взаимодействием струи с веществом перемычки. В месте их столкновения образуется что-то вроде ударной волны.

Ранее астрономы уже наблюдали аналогичные газовые структуры, образовавшиеся в ходе столкновений различных групп галактик. Однако Abell 2384 является редким случаем такого взаимодействия, происходящего во внешней области скопления. Также необычно, что породившая релятивисткую струю сверхмассивная черная дыра, находится не в самой большой галактике в центре группы.

Астрономы обнаружили новые свидетельства существования черных дыр средней массы

В центрах большинства наблюдаемых галактик находятся сверхмассивные черные дыры. Их масса может достигать миллиардов солнечных. На другом конце шкалы находятся черные дыры звездной массы. Они формируются при коллапсах звезд-гигантов. Их масса может достигать нескольких десятков солнечных.

https://kiri2ll.livejournal.com/1451073.html

По мнению астрономов, в этой классификации также должен быть и промежуточный «средний класс» — черные дыры, чья масса значительно больше черных дыр звездной массы, но гораздо меньше, чем у сверхмассивных черных дыр. Предполагается, они являются «зародышами», которые впоследствии превращаются в сверхмассивные черные дыры в центрах галактик.

https://www.spacetelescope.org/news/heic2005/

Обнаружение таких объектов является весьма непростой задачей. Черные дыры средней массы менее активны, чем их сверхмассивные аналоги. У них нет легкодоступных источников вещества, и они не обладают достаточно сильной гравитацией, чтобы постоянно захватывать новые звезды. Пока что астрономам удалось найти лишь несколько потенциальных кандидатов, подходящих на роль черных дыр средней массы. Но благодаря телескопу «Хаббл» у ученых появились наилучшие на сегодняшний день свидетельства, подтверждающие существование этого «недостающего звена».

https://universemagazine.com/17498/

В 2006 году рентгеновские телескопы Chandra и XMM-Newton зафиксировали мощную вспышку рентгеновского излучения. Источник получил обозначение 3XMM J215022.4−055108. Анализ показал, что вероятнее всего излучение образовалось в результате взаимодействия звезды и компактного объекта, чья гравитация попросту разорвала светило.

Поскольку событие произошло не в центре галактики, где обычно расположены сверхмассивные черные дыры, 3XMM J215022.4−055108 вызвал большой интерес среди астрономов как возможный кандидат в черные дыры средней массы. Но для начала исследователям требовалось определить его точное место расположения и природу. На помощь пришел «Хаббл» Его снимки подтвердили, что 3XMM J215022.4−055108 находится далеко за пределами Млечного пути. Объект является частью плотного звездного скопления, расположенного на окраине удаленной галактики.

В ходе последующего анализа данных астрономы пришли к выводу, что скопление, скорее всего, представляет собой остатки ядра погибшей карликовой галактики, некогда захваченной его нынешней «хозяйкой». По мнению ученых, именно такие объекты и являются наиболее вероятным пристанищем для черных дыр средней массы.

Исходя из интенсивности рентгеновского излучения и спектра, астрономы установили, что масса 3XMM J215022.4−055108 в 50 тысяч раз превышает солнечную. По их словам, на сегодняшний день этот объект является наилучшим из всех имеющихся кандидатов в черные дыры средней массы.

Chandra сфотографировал газовый хвост протяженностью в миллион световых лет

Воспользовавшись помощью рентгеновской обсерватории Chandra, астрономы получили изображения газового хвоста общей протяженностью свыше миллиона световых лет. Он оставлен группой галактик, втягиваемой в центр скопления Abell 2142.

Скопление Abell 2142 является одной из крупнейших известных нам структур во Вселенной. Оно расположено в созвездии Северная Корона на расстоянии 1.2 миллиарда световых лет от Млечного пути. Abell 2142 образовался в результате слияния двух галактических скоплений. Его общая протяженность превышает 6 миллионов световых лет. Он содержит сотни галактик и имеет запасы вещества, достаточные для формирования еще тысяч новых галактик.

Скопление Abell 2142 в рентгеновском диапазоне

Сфотографированный Chandra хвост состоит из горячего газа, разогретого до температуры в несколько миллионов градусов и активно излучающего в рентгеновском диапазоне (фиолетовый цвет на фотографиях). Он оставлен группой из четырех ярких галактик, движущихся по направлению к центру Abell 2142. На снимках Chandra они обозначены как G1, G3, G4 и G5 (G2 — фоновая галактика, не входящая в состав группы). Ядра по меньшей мере двух из этих галактик (G3 и G4) содержат сверхмассивные черные дыры.

Снимки демонстрируют, что по мере удаления от группы из четырех галактик, хвост меняет свою форму. На протяжении около 800 тыс. световых лет он прямой и относительно узкий, а затем начинает расширяться. По мнению астрофизиков, это объясняется действием галактических магнитных полей. Подобно щиту, они сдерживают газ, но по мере удаления от галактик их влияние начинает ослабевать. Также на форму хвоста могут воздействовать выбросы, возникшие в результате активности сверхмассивных черных дыр.

Звёздные скопления можно рассматривать как огромные "семьи" из тысяч "братьев" и "сестёр", родина которых - одно общее гигантское облако из газа и пыли. Астрономы предполагают, что наше Солнце около 4,6 миллиардов лет назад могло родиться в подобном месте - рассеянном звёздном скоплении, которое впоследствии распалось.

Изучая молодые звёздные скопления, учёные надеются узнать больше о том, как рождаются звёзды, включая и наше Солнце. Рассеянное звездное скопление NGC 6231, расположенное на расстоянии около 5200 световых лет от Земли в созвездии Скорпиона, является идеальной лабораторией для изучения подобных объектов на критическом этапе их эволюции, вскоре после прекращения интенсивного звездообразования. Оно было открыто итальянским священником и математиком Джованни Баттидой Ходиерной в 1654 году. Любители астрономии могут найти скопление к юго-западу от "хвоста" созвездия Скорпиона.

Для изучения ранее скрытых от наблюдений молодых солнцеподобных звёзд в NGC 6231 астрономы воспользовались космической рентгеновской обсерваторией "Чандра". Молодые звёздные скопления, такие как NGC 6231, видны среди россыпи звёзд Млечного Пути на небе. Число звёзд, расположенных впереди или позади скопления и затрудняющих наблюдения NGC 6231 для земного астронома, значительно превосходит число звёзд в скоплении. Эти звёзды, как правило, намного старше, чем в NGC 6231, следовательно, членов скопления можно определить, используя известные признаки звёздной молодости.

"Чандра" выявляет молодые звёзды по сильной активности, связанной с магнитным полем звезды, нагревающей ее внешние слои до температур в десятки миллионов градусов, из-за чего они ярко излучают в рентгеновском диапазоне. Инфракрасные наблюдения позволяют отождествить рентгеновский источник с молодой звездой, а также определить её свойства.

На рентгеновском снимке NGC 6231 (показан справа, слева - инфракрасное изображение от космического телескопа WISE), полученным обсерваторией, крупным планом показана внутренняя область скопления. Телескоп работает в широком диапазоне рентгеновского излучения. На снимке красный, зелёный и синий цвета обозначают рентгеновские кванты низкой, средней и высокой энергии. Самое высокоэнергетическое рентгеновское излучение представлено белым цветом. Данные "Чандры" были объединены с данными наблюдений в инфракрасном диапазоне, полученными с помощью наземного телескопа VISTA.

По оценкам учёных, в поле зрения обсерватории попало от 5,7 до 7,5 тысяч молодых звёзд в скоплении NGC 6231, что примерно в два раза больше, чем число звёзд в хорошо известном скоплении Ориона (связанным с туманностью Ориона). Средний возраст членов NGC 6231 (3,2 миллионов лет) несколько выше, чем у членов Ориона (2,5 миллионов лет). Однако NGC 6231 занимает намного больший объём пространства, поэтому плотность звёзд значительно ниже, примерно в 30 раз. Эти различия позволяют астрономам изучать разнообразие характеристик звёздных скоплений в течение первых нескольких миллионов лет их жизни.

Исследования, проведённые телескопом для этого и других молодых звёздных скоплений, позволили астрономам собрать набор данных для изучения их эволюции. Такие объекты происходят из десятков областей звездообразования, но NGC 6231 раскрывает ключевую часть головоломки, так как на его примере можно изучить, как выглядит скопление после окончания процесса звездообразования. Сравнение возрастов, размеров и масс скоплений в наборе данных от "Чандры" показывает, что в процессе развития NGC 6231 имело место увеличение объема скопления из более компактного начального состояния, но не настолько быстрое, чтобы звезды вырвались из гравитационного поля скопления. Астрономы не уверены, что же случится дальше: останутся ли члены "звёздной семьи" вместе под действием силы тяжести, или в какой-то момент их пути разойдутся, как в своё время могло случиться с нашим Солнцем и его соседями?

Оригинал: https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/stellar-fa...

Перевод: Deep Space