Несмотря на колоссальную пустоту космических пространств и расширяющуюся Вселенную, столкновения галактик происходят достаточно часто, чтобы мы становились их свидетелями. Свежий снимок «ДТП галактического масштаба» представил орбитальный телескоп «Хаббл». На изображении галактика NGC 6040 буквально наезжает на галактику LEDA 59642, меняя свою форму в процессе удара.

Галактика NGC 6040 повёрнута к нам в профиль, а галактика LEDA 59642 лицом. Источник изображения: ESA / NASA

Происшествие зафиксировано на удалении 570 млн лет от Земли. К нам, очевидно, оно не будет иметь никакого отношения. Правда, нашим потомкам не позавидуешь. Примерно через 4 млрд лет на нашу галактику Млечный Путь примерно также накатится галактика Андромеда. Наслаждаться зрелищем и сопутствующими эффектами можно будет в течение многих миллионов лет. Столкновение галактик — это очень и очень медленные процессы, потому что расстояния между звёздами настолько огромные, что они в большинстве своём разойдутся на безопасном расстоянии для планет.

Другое дело, чёрные дыры в центрах галактик, тёмное вещество и межзвёздный газ. Все эти объекты в связи с их массой, объёмом или протяжённостью окажут наибольшее влияние на встречу двух галактик. В принципе, даже на снимке выше видно, что галактика NGC 6040 уже начала деформироваться.

Считается, что столкновение галактик приводит к образованию почти бесструктурных эллиптических галактик. Спирали, рукава, перемычки и более тонки образования в одиноко сформировавшихся галактиках разрушаются при прохождении одной галактики через другую. Было бы интересно взглянуть на столкновение галактик NGC 6040 и LEDA 59642 через пару–тройку миллионов лет . Сделайте пометку в календаре, чтобы не забыть сделать это позже.

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) продемонстрировал изображение небольшой галактики UGC 5189A, которая расположена в 150 млн световых лет от Земли и наблюдается в созвездии Льва. В 2010 году в этой галактике наблюдался взрыв сверхновой.

Источник изображения: esahubble.org

SN 2010jl — это сверхновая II типа, что означает смерть массивной звезды, которая при жизни имела массу как минимум в 40–50 солнечных. Когда у такой массивной звезды заканчивается топливо для термоядерного синтеза, и энергия, которая миллионы и миллиарды лет поддерживала её в борьбе с гравитационным коллапсом, иссякает, происходит взрыв. Изучение сверхновых представляет для учёных огромную ценность, но не менее плодотворным может оказаться исследование обломков, которые оставляют после себя эти космические взрывы. К примеру, можно установить условия, необходимые для возникновения сверхновой, и отследить смену звездой своего окружения.

Поэтому «Хаббл» много раз наблюдал UGC 5189A. Всего за три года расположенная в этой галактике сверхновая произвела как минимум в 2,5 раза больше видимой энергии, чем высвободило Солнце во всех длинах волн. Ширина UGC 5189A составляет 36 000 световых лет — для сравнения, диаметр Млечного Пути равен 100 000 световым годам. На снимке маленькая галактика выглядит как несколько деформированный диск с восходящей кривизной. Голубая область в правой стороне галактики — это шлейф яркого газа и пыли. Левая сторона UGC 5189A не столь яркая — здесь тоже имеются газ и пыль, но в менее однородных слоях, а длинный газовый шлейф уходит в левый верхний угол снимка.

«Хаббл» изучал UGC 5189A не только для того, чтобы рассмотреть обломки сверхновой. Телескоп помог в исследовании нескольких других, более удалённых галактик, в которых в недавнем прошлом также наблюдались взрывы звёзд.

Учёные Университета Центрального Ланкашира (Великобритания) рассказали о гигантской космической структуре, размеры которой настолько велики, что само её существование подрывает современные представления о Вселенной. «Большое Кольцо» (Big Ring) охватывает около 3 % радиуса всей наблюдаемой Вселенной и может оказаться частью ещё больше структуры.

Источник изображения: uclan.ac.uk

Большое Кольцо представляет собой почти идеально круглую группу галактик и скоплений галактик диаметром около 1,3 млрд световых лет. Если бы его можно было увидеть невооружённым глазом, его размер соответствовал бы размеру 15 полных лун на ночном небе. Традиционно крупнейшими и относительно распространёнными структурами Вселенной считались сверхскопления галактик, размеры которых составляют более сотни миллионов световых лет. Они могут объединяться в нити, простирающиеся на несколько сотен миллионов лет, образуя часть космической паутины.

Большое Кольцо не только больше этих объектов, но и больше любой другой структуры. Существует космологический принцип — фундаментальная часть космологической науки, — согласно которому Вселенная должна представляться однородной во всех направлениях для любого наблюдателя внутри неё. Случайные перепады в распределении звёзд и галактик, конечно, случаются, но в наиболее крупных масштабах всё это сливается в однородную систему. Космологический принцип устанавливает для любых структур верхний предел в размерах — 1,2 млрд световых лет, и Большое Кольцо явно игнорирует эту величину.

Если бы это была единичная находка, от неё можно было бы отмахнуться как от аномалии или ошибки, но Большое кольцо — не единственная «невозможная» гигантская находка, и даже не самая большая. Два года назад та же астроном Алексия Лопес (Alexia Lopez) из Университета Центрального Ланкашира обнаружила структуру в форме полумесяца протяжённостью 3,3 млрд световых лет — её назвали Гигантской Дугой (Giant Arc). В 2015 году было обнаружено Гигантское кольцо гамма-всплесков с диаметром 5,6 млрд световых лет. А ещё есть Великая стена Геркулес — Северная Корона, которая представляет собой галактическую нить, простирающуюся на 10 млрд световых лет, хотя её статус как единой структуры остаётся предметом споров.

Что ещё более странно, Большое Кольцо и Гигантская Дуга обнаружены в одной части неба и примерно на одном расстоянии — 9,2 млрд световых лет от Земли. И есть вероятность, что они являются частью единой, ещё более крупной структуры. Учитывая, что в последние годы космологический принцип подвергается столь серьёзным ударам, учёным, возможно, придётся рассмотреть альтернативные модели. К примеру, возникновение гигантских структур под влиянием одномерных дефектов пространства и времени — космических струн. Или модель конформной циклической космологии, которая предполагает, что наша Вселенная — одно из звеньев бесконечной цепочки, в которой коллапс одной вселенной порождает Большой взрыв для другой.

Группа астрофизиков из Национальной радиоастрономической обсерватории Грин-Бэнк случайно обнаружила нечто необычное — спиральную галактику, в которой не обнаружилось ни одной звезды. Это может быть первым открытием первичной галактики во Вселенной — облака газа, неизменного с начала времён нашей Вселенной.

Красным обозначена удаляющаяся от нас область газа, синим — двигающаяся к нам. Источник изображения: STScI/NSF/GBO/P.Vosteen

Никто специально не собирался смотреть на тот участок неба, куда случайно был направлен радиотелескоп Грин-Бэнк. Планировалось совместное наблюдение совсем другого участка неба в паре с французским радиотелескопом Nançay. Обе группы работали по программе наблюдения галактик низкой поверхностной яркости (LSB galaxy, low-surface-brightness galaxy). Это обычно карликовые галактики с редкими звёздами. Такие объекты на 95 % состоят из тёмной материи и межзвёздного газа в них намного больше, чем видимых звёзд. Тем самым радиотелескоп был готов улавливать данные о межзвёздном газе в наблюдаемой точке, но произошло это как выстрел наугад.

Полученные данные ошеломили учёных. Они увидели объект, получивший индекс J0613+52, размерами и формами напоминающий классическую спиральную галактику как наш Млечный Путь или другие. Однако в нём не было обнаружено ни одной звезды. Облако газа вело себя как галактика и вращалось вокруг своего центра, что показало измерение доплеровского смещения. Одна его область двигалась в нашу сторону, другая — двигалась прочь от нас.

Объект вёл себя так, как если бы из Млечного Пути вдруг пропали все звёзды. Возможно, плотность газа в галактике J0613+52 оказалась недостаточной для запуска процессов звездообразования, а внешних провоцирующих этот процесс событий не произошло. Учёные не исключают, что они просто не увидели звёзд в J0613+52, но оставляют за собой право надеяться, что это может быть первое открытие в нашей части Вселенной первичной галактики, такой, какой она была 13,8 млрд лет назад.

Дальнейшее наблюдение за J0613+52 может быть сопряжено с трудностями, поскольку она видна только в радиоволновом диапазоне. Но это же заставляет задуматься о поиске похожих объектов на других участках неба с помощью радиотелескопов. Учёные нашли нечто потенциально удивительное и теперь не упустят возможности разузнать о нём больше.

Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба совершила одно из самых значительных разоблачений в астрономии последних лет. Обнаруженная в 2013 году крупнейшая древняя галактика HFLS3 возрастом всего 880 млн лет оказалась не тем, о чём заявили учёные. Как показало наблюдение с помощью «Уэбба», HFLS3 — это столкновение шести молодых галактик на заре времён.

«Галактика» HFLS3 в представлении художника. Источник изображения: ESA/C. Carreau

Ранняя Вселенная была временем бурных событий. В первые 2 млрд лет после Большого взрыва — примерно 13,8 млрд лет назад — звездообразование заметно активизировалось, и галактики вспыхивали в темноте, сталкивались и росли. Но попробуйте разглядеть детали из нашего времени! Немудрено, что несовершенство научных приборов не всегда позволяет понять, что происходило в конкретных областях пространства в определённое время.

Открытие «галактики» HFLS3 в 2013 году поразило учёных. Объект был обнаружен в данных космического телескопа «Гершель». Он находился в самом начале рождения Вселенной в эпоху реионизации, порождая звёзды с поразительной скоростью — около 3000 масс Солнца в год. Для сравнения, наша галактика Млечный Путь производит звёзды в темпе до 8 масс Солнца в год. И это при том, что HFLS3 и Млечный Путь имели примерно одинаковую массу.

Происходящее в HFLS3 невозможно было объяснить с помощью современных теорий в космологии. Последующие наблюдения «Гершеля» и привлечение к этому другого космического телескопа — «Хаббла» позволили заподозрить, что HFLS3 — это не то, чем кажется. Больше ясности внёс телескоп «Джеймс Уэбб», когда наблюдал этот участок неба осенью 2022 года.

Команда астрофизиков под руководством учёного Гарета Джонса (Gareth Jones) из Оксфордского университета проанализировала данные по наблюдению HFLS3 и подготовила научную работу, которая ещё не прошла рецензирование для печати в журнале Astronomy & Astrophysics и доступна на сайте arXiv.

Как на самом деле выглядит «галактика» HFLS3 в данных «Уэбба». изображения: Astronomy & Astrophysics.

Учёные обнаружили, что HFLS3 состоит из трёх пар маленьких галактик, вращающихся в своеобразном космическом танце, который ведёт их к неизбежному столкновению в пространстве протяжённостью всего 36 000 световых лет. Это столкновение должно было произойти в течение миллиарда лет после наблюдения, что может считаться довольно коротким промежутком времени для такого грандиозного явления, как столкновение галактик.

Галактики в парах настолько близки друг к другу, что их гравитационное взаимодействие перемешивает их звездообразующий материал, заставляя его вспыхивать при звездообразовании, что также объясняет чрезвычайно высокую скорость, с которой рождаются новые звёзды. И это открытие предлагает захватывающий кадр того, как галактики взаимодействовали и росли в период, известный как Космический рассвет.

«HFLS3, вероятно, не является экстремальной вспышкой звездообразования, а вместо этого представляет собой одну из самых плотных групп взаимодействующих звездообразующих галактик за первый миллиард лет существования Вселенной. Недавние и продолжающиеся наблюдения с высоким разрешением ... помогут лучше охарактеризовать эту уникальную область», — поделились учёные своим анализом в статье.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» был запущен на Рождество 2021 года, после чего обсерватория стоимостью $10 млрд за 30 дней достигла пункта назначения в точке Лагранжа L2 на расстоянии 1,6 млн км от Земли. Телескоп потратил несколько месяцев на запуск оборудования и установку экрана, который защищает его от солнечной радиации. 2023-й стал первым полным годом работы космического телескопа и принёс большие плоды: были получены тысячи изображений, которые не просто радуют глаз.

Источник изображений: NASA

Полученные снимки и данные наглядно показывают учёным, как рождаются и умирают звёзды, как сталкиваются и сливаются галактики, как создаются массивные скопления галактик и почему некоторые звёзды умирают всего через несколько тысяч лет вместо положенных 10 миллиардов.

«Джеймс Уэбб» был спроектирован, построен и запущен для открытия неизведанного. Его рождественский подарок миру можно увидеть на фотографиях ниже. По расчётам создателей, телескоп должен проработать около 20 лет, а значит в будущем человечество получит ещё десятки тысяч невероятных изображений космоса, имеющих как научную, так и эстетическую ценность.

На расстоянии около 1500 световых лет от Земли находится показанная на фото ниже пара звёздных близнецов Хербиг-Аро 46/47, которым едва исполнилось несколько тысяч лет. Это младенчество по космическим меркам, так как звезде размером с Солнце требуется в среднем 50 миллионов лет, чтобы достичь «совершеннолетия». Молодые звезды используют окружающие их облака звёздной пыли и газа для своего роста. Когда поглощение идёт слишком быстро, пыль и газ вырываются с обеих сторон формации, придавая молодой звёздной паре деформированный вид.

Пара ярких звёздных образований, расположенных на расстоянии 1600 световых лет от Земли — туманность Ориона и скопление Трапеции — являются домом для 700 молодых звёзд на разных стадиях развития. Четыре из них легко увидеть в простой любительский четырёхдюймовый телескоп. Самая заметная из них в 20 000 раз ярче Солнца.

Звезда Вольфа-Райе находится на расстоянии 15 000 световых лет от Солнечной системы и представляет собой очень редкий вид — в галактике Млечный Путь, насчитывающей не менее 100 миллиардов звёзд, таких всего 220. Вольф-Райе горит горячо и быстро, её температура в 20–40 раз выше нашего Солнца. Поэтому она быстро теряет водородную оболочку и обнажает гелиевое ядро, и всего через несколько сотен тысяч лет растворится в космической пыли. Для сравнения — продолжительность «жизни» Солнца около 10 миллиардов лет.

В отличие от звезды Вольфа-Райе, знаменитая туманность Кольцо, сфотографированная «Джеймсом Уэббом» на расстоянии 2000 световых лет от Земли, угасает неторопливо и с достоинством. Туманность была открыта в 1779 году французским астрономом Антуаном Даркье де Пеллепуа (Antoine Darquier de Pellepoix). Под внешними слоями ионизированного газа, скрывается характерная голубая внутренняя часть, состоящая из водорода и кислорода, которые ещё не унесены звёздным ветром.

Карликовая галактика NGC 6822 оправдывает своё название: она насчитывает всего 10 миллионов звёзд по сравнению со 100 миллиардами в Млечном Пути. Но малое количество звёзд NGC 6822 компенсирует зрелищностью, которую демонстрирует нам космический телескоп. Обнаруженная в 1884 году американским астрономом Э. Э. Барнардом (E.E Barnard), NGC 6822 имеет огромный пылевой хвост размером 200 световых лет в поперечнике. Плотное скопление звёзд в её составе светится в 100 000 раз ярче Солнца.

Спиральная галактика М51, которая находится на расстоянии 27 миллионов световых лет от Земли и изяществом рукавов и компактностью структуры. У M51 имеется галактика-компаньон NGC 5195. Обе галактики вовлечены в нечто вроде гравитационного перетягивания каната, в котором NGC 5195 побеждает. Постоянное гравитационное воздействие NGC 5195 объясняет плотно переплетённую структуру рукавов M51 и приливные силы, приводящие к созданию новых звёзд в рукавах.

В нижнем левом квадранте туманности Ориона «Джеймс Уэбб» сфокусировался на структуре, известной как Бар Ориона, названной так из-за своей диагональной формы, напоминающей гребень. Этот гребень сформирован мощным излучением окружающих его горячих молодых звёзд.

Звёздное скопление IC 348 — ребёнок по меркам космоса, ему всего пять миллионов лет, а расположено оно примерно в 1000 световых годах от Земли. Состоящая примерно из 700 звёзд, IC 348 имеет структуру, похожую на тонкие завесы, созданные космической пылью, отражающей звёздный свет. Заметная петля в правой части изображения, вероятно, создана порывами солнечного ветра.

Гигантская галактика Скопление Пандоры, формально известная как Abell 2744, представляет собой объединение четырёх звёздных скоплений. Галактика Скопление Пандоры удалена от Земли на расстояние 3,5 миллиарда световых лет и имеет ошеломляющий диаметр в 350 миллионов световых лет. Массивная совокупная гравитация скопления изгибает и увеличивает свет объектов на переднем плане, что позволяет астрономам использовать его в качестве гравитационной линзы.

«Джеймс Уэбб» был построен главным образом для наблюдения за самыми старыми и удалёнными объектами во Вселенной, находящимися на расстоянии до 13,4 миллиардов световых лет от Солнечной системы. Но это не мешает телескопу иногда заглядывать на собственный «задний двор», что демонстрирует это потрясающее изображение Сатурна и некоторых из его 146 спутников.

Ро Змееносца — это облачный комплекс молодых и горячих звёзд, расположенный всего в 460 световых годах от Земли. Неспокойный характер Ро Змееносца характеризуется струями газа, вырывающимися из молодых звезд. Большинство звёзд в этом скоплении по размеру сопоставимы с Солнцем, кроме значительно более крупной звезды S1. Она горит настолько ярко, что вырезает вокруг себя огромную полость образующимся вокруг неё звёздным ветром.

Международная группа учёных проанализировала данные из нескольких источников и обнаружила, что галактика Малое Магелланово облако, которая является одним из спутников нашей галактики Млечный Путь, включает в себя две разнородные структуры, отличающиеся по химическому составу. Вероятно, это останки двух столкнувшихся древних галактик.

Малое Магелланово облако. Источник изображения: wikipedia.org

У звёзд в этих структурах разные концентрации тяжёлых элементов, есть также отличия в составе молекулярных облаков. Наиболее вероятная причина таких различий — столкновение двух древних галактик, но не исключается и сценарий, при котором Малое Магелланово облако оказалось разбитым на две части из-за гравитационного воздействия галактики Большое Магелланово облако.

Данные, которые позволили учёным прийти к таким выводам, были собраны при помощи расположенного в Австралии радиотелескопа GASKAP-Hi, выступающего прототипом перспективного радиотелескопа SKA — он станет крупнейшим в мире. GASKAP-Hi позволяет находить и изучать структуру облаков из нейтрального водорода. Их скопления в Малом Магеллановом облаке давно интересуют учёных, потому что в составе звёзд этой галактики очень мало металлов в астрономическом понимании — элементов тяжелее водорода и гелия.

К данным GASKAP-Hi исследователи добавили информацию орбитального телескопа GAIA и проекта инфракрасного обзора APOGEE. Проанализировав все эти данные, учёные установили, что в Малом Магеллановом облаке присутствуют две обособленные структуры, которые отличаются химическим составом и свойствами популяций звёзд в этих регионах. Теперь учёным предстоит найти ответ на вопрос, какой из двух сценариев более правдоподобен: столкновение двух древних галактик или гравитационное воздействие более крупной соседней галактики — Большого Магелланова облака.

После 8 лет наблюдений за звездой в самом центре нашей галактики Млечный Путь японские учёные пришли к выводу, что она прибыла к нам из другой галактики. Это первое доказательное наблюдение такого объекта. Теперь учёным предстоит выяснить больше деталей о таинственной звезде и её системе.

Источник изображения: Miyagi University of Education/NAOJ

Звезда S-типа, получившая обозначение S0-6, обнаружена в окрестностях сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А* в центре нашей галактики. Звёзды типа S обычно движутся по сильно вытянутым долгопериодическим орбитам. Звезда S0-6 не составила исключения, но вращалась она вокруг чёрной дыры на удалении всего 0,04 светового года. Длительные наблюдения за звездой подтвердили её траекторию вокруг чёрной дыры. Поскольку окрестности чёрных дыр не располагают к звёздообразованию, напрашивается вывод, что данная звезда прибыла туда из другого места. Но откуда?

Ответ на этот вопрос помог дать спектральный анализ света звезды. Во-первых, по наличию в спектре линий тяжёлых элементов и по их интенсивности можно сделать заключение о возрасте звезды. Чем меньше в ней тяжёлых элементов, тем она старше. Возраст S0-6 астрономы оценили в 10 млрд лет. Она всего на 3 млрд лет младше Млечного Пути. Во-вторых, спектральный анализ раскрывает химический состав объекта. Химия S0-6 оказалась совсем не такой, как у других звёзд из исследуемой области пространства. Это означает, что звезда родилась в другом месте и только много времени спустя была захвачена чёрной дырой в центре нашей галактики.

Химический состав S0-6 оказался похожим на состав звёзд из карликовых галактик, окружающих Млечный Путь. Тем самым, считают учёные, она прибыла к нам из чужой галактики, что не должно нас удивлять. За время своей жизни Млечный Путь поглотил не одну карликовую галактику, и звезда из одной из них вполне могла проделать путь к его центру и оказаться там захваченной сверхмассивной чёрной дырой.

В известной нам Вселенной нет ничего крупнее галактических скоплений, но как они образуются, остаётся во многом загадкой для учёных. Самый верный путь к пониманию процесса — это отыскать в ранней Вселенной зародыши скоплений или протоскопления. Одно из таких ранних образований помог найти космический телескоп «Джеймс Уэбб».

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2 / 3D News

Создание с помощью камеры NIRCam «Уэбба» глубоких снимков звёздного неба в зоне Полосы Грота помогло обнаружить там массивную и протяжённую цепочку из 20 галактик. Структура напоминает выгнутый лук длиной свыше 13 млн световых лет и шириной около 650 тыс. световых лет. Для сравнения, ширина нашей галактики Млечный путь около 100 тыс. световых лет. За свой внешний вид образование назвали «Космической лозой».

Все галактики в «Лозе» удалены от нас примерно на одинаковое расстояние и имеют величину красного смещения в районе 3,44. Это означает, что свет от них шёл к нам от 11 до 12 млрд лет или большую часть жизни нашей Вселенной, возраст которой оценивается в 13,8 млрд лет. Измеренная учёными масса этого протоскопления составила 10^10,9 солнечных, что делает его самым массивным из всех ранее обнаруженных в ранней Вселенной зародышей галактических скоплений. Сегодня масса «Лозы» может достигать 10¹⁴ солнечных масс.

Данные телескопа «Джеймс Уэбб». Источник изображения: Shuowen Jin / arXiv 2023

Две самых крупных галактики в скоплении (на снимках обозначены буквами A и E) определены как спокойные. Это означает, что процесс звездообразования в них завершился или близок к завершению. Для галактик на таких ранних этапах это удивительно, и учёные пока не могут дать этому внятных объяснений. Одним из них может быть то, что обе они пережили слияние с другими галактиками, что вызвало повышение активности звездообразования и ускоренное расходование вещества. Впоследствии именно эта пара галактик, скорее всего, стала центром галактического мегаскопления, но где оно находится сейчас — это загадка. Расширение Вселенной помогло ему затеряться в глубинах космоса, и мы уже об этом никогда не узнаем.

Телескоп «Джеймс Уэбб» продолжает расшатывать устои современной космологии. Очередное наблюдение обнаружило пару новых самых далёких от нас галактик, существовавших во времена ранней Вселенной. Найденные галактики сформировались всего через 300–400 млн. лет после Большого взрыва, и были обнаружены камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и спектрометром ближнего инфракрасного диапазона (NIRSPec) космического телескопа JWST.

Область скопления Пандоры (Abell 2744), в которой проводил наблюдения «Джеймс Уэбб». Источник изображения: NASA

Открытие сделано благодаря эффекту гравитационного линзирования. Несмотря на всё совершенство телескопа «Джеймс Уэбб», у него есть свои пределы. Учёные выбрали для детального изучения зону вокруг массивного галактического скопления Abell 2744 примерно в 3,5 млрд световых лет от Земли. Тесное скопление галактик настолько сильно искажает пространство-время вокруг себя, что оно как линза увеличивает свет от объектов, расположенных далеко за ним.

В феврале этого года «Уэбб» провёл 30 часов наблюдений за окрестностями скопления. Были обнаружены десятки тысяч источников света, из которых астрономы отобрали 700 кандидатов на самые далёкие. Последующий спектральный анализ позволил выявить по-настоящему далёкие объекты, подтвердив величину красного смещения для каждого из них.

Наблюдение дало возможность выявить две новые самые далёкие галактики из когда-либо наблюдавшихся нашими учёными. Это объекты UNCOVER z-13 и UNCOVER z-12. Самая дальняя из этих галактик существовала уже примерно через 330 млн лет после Большого взрыва, который произошёл 13,9 млрд лет назад. Она не стала самой дальней, но расположилась на втором месте по удалённости от нас. Галактика UNCOVER z-12 обнаружена чуть позже и стала четвёртой по удалённости из обнаруженных в ранней Вселенной галактик. Подчеркнём, это уже не кандидаты. Это подтверждённые далёкие галактики.

Две новые далёкие галактики, обнаруженные «Уэббом»

Более того, из всех прежде обнаруженных ранних галактики эти две самые большие, что не менее удивительно. Одна из них напоминает «арахис», а вторая — «пушистый шар». Как они образовались так рано и успели вырасти до наблюдаемых размеров — это загадка, которую учёным ещё предстоит разгадать.

С начала 2000-х годов начались обширные астрометрические наблюдения неба, которые давали точное представление о скорости и направлении движения звёзд. Мы стали видеть окружающую нас Вселенную в динамике. Около 20 лет назад была обнаружена первая покидающая нашу галактику звезда. Оказалось, что звёзд-беглецов достаточно много и большинство из них тяжёлые, показало исследование.

Пример звезды-изгоя, создающей ударную волну при движении через межзвёздный газ. Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Существует две основные гипотезы о том, как появляются звёзды-беглецы, скорости и направления движения которых не совпадают с карусельным кружением всего остального вещества в галактике. Одна теория предполагает придание звезде импульса в результате взрыва сверхновой в двойной системе, после чего освобождённая от оков гравитации партнёра звезда улетает вдаль. Вторая теория говорит о динамическом выбросе, когда пара звёзд в тесной двойной системе пролетает мимо третьего массивного объекта, например, мимо чёрной дыры. Дыра отрывает одну из звёзд, что придаёт второй импульс движения.

Какой из сценариев доминирует, учёным остаётся только спорить. Однако группа астрономов решила выяснить наиболее вероятный из них, благо тот же астрометрический европейский телескоп «Гайя» собрал данные по миллионам звёзд в нашей галактике.

Исследователи воспользовались двумя каталогами звёзд O- и B-типа и данными «Гайи». Звёзды этих типов, включая подвид Be, массивные, молодые и горячие, отчего встречаются часто, группами и обычно в виде двойных систем. Наконец, среди обнаруженных звёзд-беглецов массивные звёзды встречаются чаще всего.

Сравнение данных «Гайи» и каталогов GOSC и BeSS позволило выявить 417 звёзд O-типа и 1335 звёзд типа Be, которые присутствовали во всех источниках. Это позволило вычислить 106 звёзд-беглецов O-типа и 69 таких же звёзд Be-типа. Процент убегающих звёзд O-типа оказался намного выше (25,4 %) чем звёзд типа B и Be (5,2 %). Иначе говоря, более массивные звёзды типа O убегают чаще и в целом движутся быстрее звёзд типа B. Благодаря данным «Гайя», к слову, в процессе исследования были обнаружены ранее неизвестные звёзды-беглецы: 42 среди звёзд O и 47 среди звёзд B и Be. Большинство из них останутся в нашей галактике, но около дюжины разогнались настолько, что со временем покинут её.

На основании полученных данных учёные сделали вывод, что сценарий динамического выброса проявляется намного чаще и более распространён во Вселенной, чем появление звёзд-беглецов в двойной системе с образованием сверхновой. Чтобы самые массивные звёзды начали лететь в произвольном направлении со сверхгалактическими скоростями, а не двигаться в кружении по диску галактики, требуется придать им столько энергии, сколько нельзя получить при разрушении двойной системы взрывом сверхновой. И это происходит намного чаще, чем считалось ранее. По самым скромным оценкам только по нашей галактике бродят порядка 10 млн звёзд-изгоев.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» продолжает поставлять удивительные данные, которые пока не поддаются научному объяснению. Новым открытием стало обнаружение очень похожей на Млечный Путь галактики всего через 2 млрд лет после Большого взрыва. Такая спиральная галактика просто не могла оказаться в том месте и в то время, заявляют астрономы. Она просто не успела бы развиться до столь совершенных форм.

Источник изображения: Luca Costantin/CAB/CSIC-INTA

После анализа изображений обсерватории «Джеймс Уэбб» международная группа учёных обнаружила туманное пятно, отдалённо напоминающее галактику. Данные перепроверили в другом диапазоне волн с помощью другого телескопа — «Хаббла». Оказалось, это было изображение спиральной галактики, которой присвоили идентификатор ceers-2112. Измерение величины красного смещения показало, что галактика ceers-2112 обнаружена через 2 млрд лет после Большого взрыва, что ранее представлялось немыслимым.

Галактика на снимках с «Уэбба» и «Хаббла» красуется как уменьшенная копия нашей галактики Млечный Путь. У неё есть все атрибуты так называемой спиральной галактики с перемычкой. Это галактики, из центра которых выходят ровные рукава из множества ярких звёзд и лишь затем завиваются спирали. В хаосе ранней Вселенной просто не успели бы появиться такие тонкие структуры из вещества и звёзд, как до сих пор считала земная наука. «Уэбб» поистине раздвинул горизонты наших знаний (или незнаний) о Вселенной и мире, в котором мы живём.

И хотя теперь, полтора года спустя после начала работы «Уэбба», учёные начали призывать с осторожностью относиться к открытиям этого телескопа в ранней Вселенной, факт остаётся фактом — этот инструмент вскрыл много неизвестного.

В обзорах неба по программе IAC Stripe82 было обнаружено нечто, что наводило на мысль о существовании там тусклой галактики. Такие объекты крайне ценны для понимания природы тёмной материи, но их находят недостаточно часто. Учёные загорелись желанием найти ещё одну тусклую галактику, для чего воспользовались радиотелескопом. Выстрел оказался точно в цель!

Галактика Nube в окружении. Источник изображения: Montes 2023

В радиодиапазоне стала видна неразличимая в оптике галактика, которая получила название Nube (облако или лёгкая накидка по-испански). При оценке массы галактики в 26 млрд солнечных масс, масса обнаруженных в ней звёзд была всего лишь 390 млн солнечных масс. Всё остальное в галактике — это невидимая тёмная материя. Галактика Nube оказалась очень разреженной (диффузной). Половина её массы распределена на 22 тыс. световых лет — это четверть диаметра Млечного Пути.

Согласно космологической гипотезе о тёмной материи, галактики должны быть окружены её сгустками. К этим сгусткам должно тяготеть обычное вещество, включая звёзды. Тем самым большие галактики, такие, как наша, должны быть окружены карликовыми галактиками. Некоторые из них мы наблюдаем, но для полного соответствия теории карликовых галактик открыто очень мало.

Не видишь галактику? А она есть! Врезка показывает объект в радиодиапазоне

Большинство из них могут оставаться достаточно тусклыми, чтобы их можно было увидеть при обычном обзоре неба. Открытая случайно галактика Nube служит тому подтверждением. Она не вошла в каталог, подготовленный для соответствующего обзора, и была открыта только волею случая и благодаря настойчивости учёных. И таких галактик может быть множество, стоит только специально поискать. Чем больше таких объектов будет обнаружено, тем точнее будет становиться моделирование тёмной материи.

В конце концов, мы не увидели ещё ни одной чёрной дыры, но в их существовании уже почти никто не сомневается. Точку в этом деле поставила математика. Точно также может произойти с тёмной материей. Объём собранных данных со временем поможет построить такую точную модель её поведения, что в её существовании уже никто не будет сомневаться.

Космический телескоп «Хаббл» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США продолжает оставаться источником завораживающих изображений разных объектов. На этот раз он обратил своё внимание на галактику NGC 612, которая в 1,1 трлн раз массивнее нашего Солнца.

Источник изображения: NASA/ESA, A. Barth (University of California), B. Boizelle (Brigham Young University), Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

Несмотря на столь внушительное значение, NGC 612 не так велика, как наша галактика Млечный Путь, которая имеет массу примерно в 1,5 трлн раз больше массы Солнца. При этом светило в 333 тыс. раз массивнее Земли. Наблюдаемая телескопом галактика подпадает сразу под несколько классификаций.

Вероятно, наибольший интерес представляет то, что она является активной, т.е. в ней есть сверхмассивная чёрная дыра, питающая центральную область и создающая тем самым невероятно энергичное галактическое сердце. Это сердце выбрасывает струи газа со скоростью, близкой к скорости света. В результате всех этих процессов центральная часть NGC 612 стала настолько яркой, что даже затмевает совокупное свечение звёзд в пределах галактики.

На снимке «Хаббла» отчётливо видна так называемая «центральная выпуклость», а также оранжевые и тёмно-красные области, представляющие собой «галактический диск», где происходит звёздообразование. Выпуклость в центральной части, наличие галактического диска и отсутствие спиральных рукавов указывают на то, что перед нами линзовидная галактика. По мнению учёных, NGC 612 также является сейфертовской галактикой, т.е. она излучает большое количество инфракрасного излучения, несмотря на то, что её можно увидеть в видимом диапазоне. В дополнение к этому NGC 612 может классифицироваться как крайне редкий вид радиоизлучающих неэллиптических галактик. На сегодняшний день астрономы обнаружили только пять радиоизлучающих линзовидных галактик, подобных этой.

До начала работы обсерватории «Джеймс Уэбб» считалось, что в той части Вселенной, возраст которой меньше 6 млрд лет, очень мало дисковых галактик, о чём говорили наблюдения с помощью телескопа «Хаббл». «Уэбб» изменил это мнение, обнаружив дисковые галактики едва ли не до времён зарождения Вселенной, что заставит учёных переписать теории эволюции звёзд, галактик и мироздания в целом.

Источник изображения: Pixabay

Первый год наблюдений с помощью «Уэбба» открыл существование на порядок большего числа дисковых галактик, примером которых может служить наш Млечный Путь, чем это было сделано с помощью «Хаббла». Дисковые галактики во всём их многообразии считаются устоявшимися образованиями, тогда как в ранней Вселенной теснота и частые столкновения галактик должны были сеять хаос и порождать причудливые галактические массивы. «Уэбб» же вместо повсеместного хаоса обнаружил в ранней Вселенной неожиданно много дисковых галактик вплоть до самых ранних этапов её развития.

Примеры дисковых галактик, обнаруженных «Уэббом» в ранней Вселенной. Источник изображения: University of Manchester

Кристофер Конселис (Christopher Conselice), профессор внегалактической астрономии Манчестерского университета, сказал: «Используя космический телескоп "Хаббл", мы считали, что дисковые галактики практически не существуют до тех пор, пока возраст Вселенной не достигнет шести миллиардов лет. Новые результаты JWST отодвигают время формирования этих галактик, подобных Млечному Пути, практически к началу существования Вселенной».

Сравнение изображений с «Хаббла» и «Уэбба»

Данных по ранним галактиками становится всё больше и новая работа, опубликованная на днях в Astrophysical Journal, добавляет к ним серию наблюдений по дисковым галактикам с возрастом от 3 до 6 млрд лет после Большого взрыва. По мнению исследователей, это еще один признак того, что галактические структуры во Вселенной формировались гораздо быстрее, чем кто-либо предполагал. Это же наблюдение заставляет по-новому взглянуть на роль и свойства тёмной материи, которая считается цементом для удержания звёзд и вещества в галактических структурах. Настало время переписать теории эволюции Вселенной, резюмируют авторы исследования.