Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) сделал снимок галактики ESO 300-16, расположенной примерно в 28,7 млн световых лет от Земли. Она наблюдается в созвездии Эридан (Южное полушарие) и выглядит как облако сверкающих звёзд. На снимок попали также другие звёзды и галактики.

Источник изображения: esahubble.org

Снимок был сделан прибором Advanced Camera for Surveys на космическом телескопе «Хаббл» в рамках проекта, направленного на изучение соседних галактик. «Около трёх четвертей известных галактик, расположенных на расстоянии предположительно до 10 мегапарсеков (32 млн световых лет) от Земли „Хаббл” изучил достаточно подробно, чтобы различить самые яркие звёзды и установить расстояния до этих галактик. Группа астрономов предложила использовать небольшие промежутки в графике наблюдений „Хаббла”, чтобы познакомиться с оставшейся четвертью близлежащих галактик», — заявили в Европейском космическом агентстве (ЕКА).

Галактика ESO 300-16 классифицируется как неправильная из-за её нечёткой формы и отсутствия выступа в районе ядра или спиральных рукавов. По своей форме она напоминает облако, состоящее из собравшихся вместе звёзд. Они излучают мягкий рассеянный свет и окружают пузырь ярко-голубого газа в ядре.

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) прислал изображение космического скопления галактик Абель 3322 (Abel 3322), которое было увеличено благодаря уникальному явлению гравитационного линзирования.

Источник изображения: ESA, Hubble, NASA

Гравитация этого скопления, основная часть которого, как полагают учёные, происходит от тёмной материи, действует как космическая увеличительная линза. Она искажает и усиливает свет от далёких галактик, находящихся за ней. Благодаря способности телескопа «Хаббл» регистрировать эффект гравитационного линзирования, у астрономов появляется уникальная возможность исследовать далёкий космос.

Пример использования гравитационного линзирования телескопом «Хаббл». Источник изображения: D. Player (STScI) / ESA, Hubble, NASA

NASA утверждает, что наблюдение за такими скоплениями галактик, как Абель 3322, расположенным в созвездии Живописца (Pictor constellation) на расстоянии примерно 2,6 млрд световых лет от Земли, сможет расширить наше понимание взаимодействия тёмной и обычной материи. Это также поможет лучше использовать мощные гравитационные «телескопы» для увеличения объектов в глубоком космосе.

Для получения этого изображения на борту телескопа «Хаббл» использовались два инструмента: Wide Field Camera 3 (WFC3) и Advanced Camera for Surveys (ACS). Первый способен регистрировать электромагнитное излучение от ультрафиолетового до видимого света. Второй был спроектирован для обследования больших участков неба на различных длинах волн с эффективностью, в 10 раз превосходящей его предшественника.

Знание местоположения таких гравитационных линз, как Абель 3322, в будущем поможет в наблюдениях не только с помощью телескопа «Хаббл», но и телескопа «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope). Эти открытия подчёркивают неоценимую роль космических телескопов в расширении наших горизонтов и понимании вселенной.

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) прислал снимок величественного космического левиафана — гигантского скопления галактик 2MASX J05101744-4519179. Этот далёкий космический объект поражает своей яркостью в рентгеновском спектре и может стать ключом к пониманию взаимодействия тёмной и обычной материи во Вселенной.

Источник изображений: H. Ebeling / ESA, Hubble, NASA

В центре изображения, сделанного телескопом, расположено галактическое скопление 2MASX J05101744-4519179, которое находится в созвездии Живописца (Pictor constellation), на расстоянии около 2,6 млрд световых лет от Земли. Изучение таких объектов позволяет глубже понять эволюцию и взаимодействие тёмной материи и обычной (барионной) материи в галактических скоплениях. Тёмная материя — это невидимая часть Вселенной, которая не излучает свет, но оказывает гравитационное воздействие на видимые объекты. Обычная материя — это всё, что мы можем наблюдать: звёзды, планеты, галактики.

Подобные галактические скопления действуют как мощные гравитационные «телескопы», усиливающие изображение далёких объектов благодаря гравитационному линзированию. Знание местоположения таких «линз» важно для будущих наблюдений не только с помощью телескопа «Хаббл», но и телескопа «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope).

Для создания этого изображения были использованы два инструмента телескопа «Хаббл»: Wide Field Camera 3 (WFC3) и Advanced Camera for Surveys (ACS). Оба они являются инструментами третьего поколения, предоставляя высокое качество изображения. Они позволяют получать изображения больших участков ночного неба, но работают в немного разных диапазонах электромагнитного спектра. WFC3 охватывает спектр от ультрафиолетового до видимого света и ближнего инфракрасного, в то время как ACS оптимизирован для наблюдений в видимом свете.

Открытие галактического скопления 2MASX J05101744-4519179 — это не просто очередное космическое открытие. Это шаг вперёд в понимании структуры Вселенной, взаимодействия её объектов и роли гравитации в формировании космического ландшафта. Такие исследования подтверждают важность продолжения космических миссий и развития технологий наблюдения за далёким космосом.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) озадачил общественность, прислав две недели назад снимок объекта Хербига — Аро 46/47. Это были туманности в области формирования двух молодых звёзд. Снимок, как обычно, невероятно прекрасен, но внимание на нём привлёк не объект наблюдения, а нечто иное, также попавшее в объектив телескопа — другой объект, напоминающий по форме вопросительный знак.

Источник изображений: webbtelescope.org

Учёные склонны считать, что этим объектом может оказаться пара галактик, находящихся в процессе слияния, и на вопросительный знак они похожи только с точки зрения «Джеймса Уэбба». Работники Научного института космического телескопа склонны считать, что одна из галактик могла изменить форму в процессе взаимодействия с другой. Возможно, этот объект попал на снимок впервые, и понадобится произвести дополнительное наблюдение, чтобы с какой-то уверенностью делать утверждения о его природе.

Доцент Иллинойсского университета Мэтт Каплан (Matt Caplan) склонен винить в таком эффекте силы приливного разрушения — по его мнению, они могли исказить форму галактики в верхней части «вопросительного знака». Эту версию косвенно подтверждает цвет некоторых других галактик в этой области, а подобная раздвоенная форма типична для слияний.

Снимок опубликован 26 июля. Главным объектом на нём является пара молодых звёзд в облаке пыли и газа — вещество выбрасывается и поглощается ими в процессе формирования. Сам газопылевой диск невидим, но его тень можно разглядеть в двух конусообразных областях рядом со звёздами. Формироваться эти звёзды будут ещё несколько миллионов лет.

Телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) предоставил удивительный новый взгляд на гравитационное искривление галактик в скоплении «Эль-Гордо» (El Gordo). Этот новаторский телескоп, работающий в инфракрасном диапазоне, обнаружил гравитационные искажения, красную гигантскую звезду и множество других космических объектов, которые ранее были недоступны для наблюдения.

Источник изображений: NASA, ESA, CSA

На расстоянии около 9,7 млрд световых лет от Земли расположено очень крупное скопление галактик с массой, эквивалентной примерно 3 млн миллиардов Солнц. Это космическое скопление прозвали El Gordo, что в переводе с испанского означает «Толстяк».

Один из объектов этого скопления известен как «El Anzuelo», или «Рыболовный крючок». Эта галактика, расположенная на расстоянии 10,6 млрд световых лет от нас, хорошо видна в правой верхней части снимка в виде ярко-красной дуги. Чтобы представить себе, насколько поразительна эта новая фотография, можно сказать, что вы видите галактику «Рыболовный крючок» такой, какой она была 10,6 млрд лет назад. Именно столько времени потребовалось, чтобы свет с этого момента жизни галактики достиг телескопа.

На снимке камеры NIRCam наиболее заметными являются две галактики: «Тонкая» (A), расположенная чуть ниже и левее центра изображения, и «Рыболовный крючок» (B) — красное пятно в правом верхнем углу. Обе галактики являются линзированными фоновыми галактиками.

«Мы смогли тщательно изучить пылевую пелену, окутывающую центр галактики, где активно формируются звезды. С помощью телескопа „Джеймс Уэбб“ мы можем с лёгкостью проникнуть сквозь эту плотную завесу пыли, что позволит нам воочию увидеть процесс сборки галактик изнутри», — сказал Патрик Каминески (Patrick Kamieneski) из Университета штата Аризона (ASU), ведущий автор одной из нескольких работ, посвящённых этим наблюдениям.

Но помимо того, что телескоп «Джеймс Уэбб» способен проникать сквозь пылевую завесу благодаря своим камерам ближнего и среднего инфракрасного диапазона (NIRCam и MIRI), новый объектив телескопа, наведённый на «Толстяка», имеет огромное значение, позволяя чётко зафиксировать явление, называемое гравитационным линзированием.

Гравитационное линзирование — это понятие, связанное с общей теорией относительности Альберта Эйнштейна (Albert Einstein). В соответствии с этой теорией пространство и время представляются сплетёнными вместе, как осязаемая ткань, которая может деформироваться и пульсировать в зависимости от того, какие массы в ней присутствуют. Чёрные дыры сильно деформируют эту ткань, звезды влияют на неё тоже довольно сильно, Земля деформирует её в некоторой степени, и даже мы с вами деформируем её в невероятно крошечной, неразличимой степени.

На снимке камеры NIRCam видны сотни галактик, некоторые из них никогда ранее не наблюдались с такой степенью детализации. Скопление «Толстяк» действует как гравитационная линза, искажая и увеличивая свет от далёких фоновых галактик.

Однако для данного снимка телескопа «Джеймс Уэбб» важно то, что общая теория относительности также предсказывает, что эти искривления ткани пространства-времени влияют на то, как свет перемещается по Вселенной. Рискуя упростить, можно сказать, что эти искривления заставляют свет изгибаться и закручиваться при движении через пространство — но это хорошо для астрономов.

Если учёные смогут сфокусировать свои обсерватории (например, телескоп «Джеймс Уэбб») на суперискривлённых областях (например, на большом скоплении галактик), они смогут поймать часть этого искривлённого света. И в зависимости от того, откуда исходит свет, эти искривления могут создавать своего рода эффект увеличения источника. Этот эффект называется гравитационным линзированием. «Этот эффект линзирования открывает уникальное окно в далёкую Вселенную», — заявила Бренда Фрай (Brenda Frye) из ASU, соруководитель направления PEARLS-Clusters и ведущий автор другой статьи.

Возвращаясь к изображению галактики «Рыболовный крючок», можно сказать, что основная причина, по которой астрономы вообще могут её видеть, несмотря на то, что она находится так далеко, заключается не в чём ином, как в гравитационном линзировании. Благодаря этой эффектной концепции учёные поняли, что далёкая галактика имеет форму диска диаметром около 26 000 световых лет (четвёртая часть размера Млечного Пути).

Галактика «Рыболовный крючок» — снимок камеры NIRCam

Кроме того, красноватый оттенок, который вы видите у этой галактики, связан с другим явлением космического света. В принципе, по мере удаления объектов от нашей точки обзора на Земле — в связи с расширением Вселенной — излучаемые ими световые волны растягиваются, как неразрывные резиновые ленты. При этом волны кажутся всё краснее и краснее из-за явления, известного как красное смещение. Поскольку эта галактика выглядит очень красной, она находится очень далеко.

Уйдя от крупных галактик, на портрете «Толстяка», полученном телескопом «Джеймс Уэбб», также удалось разглядеть одиночную красную гигантскую звезду. Учёные дали ей прозвище Quyllur, что в переводе с языка кечуа, на котором говорят коренные жители перуанского нагорья, означает просто «Звезда».

Удивительно то, что это первая отдельная красная звезда-гигант, наблюдаемая телескопом на расстоянии более 1 млрд световых лет от Земли. На самом деле «Звезда» находится на расстоянии около 11 млрд световых лет от нас, вблизи галактики, известной как La Flaca, или «Тонкая». Галактика «Тонкая» видна как линия, похожая на карандаш, в центре изображения.

Галактика «Тонкая» — снимок камеры NIRCam

«Увидеть линзованные красные гигантские звезды практически невозможно, если только не выходить в инфракрасный диапазон. Это первая звезда, которую мы обнаружили с помощью телескопа „Джеймс Уэбб“, но мы ожидаем, что в будущем их будет гораздо больше», — сказал Хосе Диего (Jose Diego) из Института физики Кантабрии (IFCA) в Испании, ведущий автор другой работы, посвящённой скоплению «Толстяк».

Фрай и её коллеги также отмечают пять линзированных галактик, которые, по-видимому, являются частью детского скопления, находящегося на расстоянии около 12,1 млрд световых лет от Земли — возможно, в нём насчитывается в общей сложности 17 галактик. Кроме того, на расстоянии около 7,2 млрд световых лет от Земли находятся ультрадиффузные галактики, которые похожи на обычные галактики, но звезды в них расположены гораздо более равномерно.

«Мы изучили, отличаются ли свойства этих галактик от свойств ультрадиффузных галактик, которые мы наблюдаем в локальной Вселенной, и действительно увидели некоторые отличия. В частности, они голубее, моложе, более протяжённые и более равномерно распределены по скоплению. Это говорит о том, что жизнь в условиях скопления в течение последних 6 млрд лет оказала существенное влияние на эти галактики», — рассказал Тимоти Карлетон (Timothy Carleton) из ASU, ведущий автор другой работы, посвящённой этим наблюдениям.

Открытия, сделанные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», открывают новые горизонты в понимании Вселенной. Гравитационное линзирование, предсказанное Эйнштейном, теперь наблюдается в действии, и это может подтвердить иные не менее важные догадки великого учёного. Открытие отдельной красной звезды-гиганта также является важным шагом в изучении далёких галактик. Эти открытия подчёркивают важность продолжения исследований и инноваций в области космической науки, и они могут пролить свет на то, как формируются и развиваются галактики.

Почти сто лет для классификации галактик астрономы пользуются так называемой последовательностью Хаббла. Она не идеальна, но в целом отражает представления земной науки об основных формах галактических структур. Однако эта диаграмма не показывает главного — эволюционной связи между теми или иными формами галактик. Восполнить этот пробел поможет наблюдение австралийского учёного, который сообщил, что открыл основные фазы эволюционного развития галактик.

Пример слияния двух галактик. Источник изображения: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

Согласно диаграмме Хаббла, галактики делятся на три большие категории: без спиралевидных рукавов, со спиралями и с перемычками. Отдельно можно выделить линзовидные галактики S0 с явной сферической центральной частью и диском из звёзд и вещества. Можно предположить, что эволюция и гравитация движут сферические галактики к линзовидным и, затем, к спиральным с перемычкой или без неё. Профессор Алистер Грэм (Alister Graham) из Swinburne Astronomy Online показал, что последовательность перехода из одной формы в другую может быть совершенно иной, о чём он подготовил статью для журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Последовательность Хаббла. Источник изображения: Википедия

В своём исследовании профессор Грэм проанализировал оптические изображения 100 близлежащих галактик, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», и инфракрасные изображения этих же галактик, полученные с помощью космического телескопа «Спитцер». Сравнивая их звёздную массу и массу центральной чёрной дыры, он обнаружил два типа линзовидных галактик — бедные пылью старые галактики и богатые пылью галактики — и у каждых из них свой эволюционный путь.

На основе сделанных наблюдений и, в частности, изучения сливающихся галактик (отдельный привет галактике Андромеда, которая находится на встречном курсе с Млечным Путём), учёный сделал вывод, что слияние двух спиральных галактик порождает богатые пылью линзовидные галактики. Это в некотором роде обратный отсчёт на последовательности Хаббла. Образованные таким способом богатые пылью линзовидные галактики имеют более крупные центральные области (сфероиды) и более крупные чёрные дыры в центре, чем спиральные галактики, из слияния которых они произошли.

Бедные пылью линзовидные галактики развиваются по-другому. Они медленно накапливают газ и вещество из окружающего пространства, и это может гравитационно возмущать их диск, вызывая образование спиральных рукавов и, подпитывая звёздообразование, в конечном итоге изменяет их структуру и форму (на изображении ниже это показано при переходе от жёлто-оранжевых кружков к голубым со спиралями).

Пути эволюции галактик согласно новому исследованию. Источник изображения: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Такой могла быть наша галактика миллиарды лет назад — бедным захолустным образованием без спиральной структуры, пока не вобрала в себя вещество и ряд карликовых галактик, и не стала отличным спиралевидным домом для Земли и не только. Но вот встреча с Андромедой через 4–6 млрд лет может пройти бурно, хотя учёные уверены, что мы объединимся с ней в целом без последствий для большинства звёздного населения каждой из этих галактик.

Дальнейшее слияние пылевых линзовидных галактик ведёт к потере ими дисков и превращение в галактику эллиптической формы, а не наоборот, как было принято считать. Эллиптическая галактика быстро потеряет холодные газ и пыль и превратится в сферическую.

«Выживает сильнейший, — сказал учёный, — что в конечном итоге означает господство сфероидов над дисками». И добавил: «Теперь астрономия имеет новую анатомическую последовательность и, наконец, эволюционную последовательность, в которой видно, что видообразование галактик происходит в результате неизбежного "бракосочетания" галактик, предписанного гравитацией».

Космическая обсерватория «Хаббл» получила самый детальный снимок неправильной или нерегулярной галактики ARP 263. Но ярче всего на снимке позирует «звёздная фотобомба», как назвали её в NASA — это яркая и совершенно посторонняя звезда. Но именно она оживила фотографию, как приглашённая на вечеринку знаменитость.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: ESA/Hubble, NASA

Пекулярные или нерегулярные галактики названы так по причине отсутствия у них явно выраженной галактической структуры — спиральных или эллиптической формы рукавов. Галактика ARP 263 или NGC 3239 выглядит как поле звёзд с отдельными очагами звёздообразования. По мнению учёных, такая форма могла образоваться при столкновении двух галактик. Эстафету наблюдений «Хаббла» за галактикой подхватит «Джеймс Уэбб» и, возможно, раскроет её секрет.

«Фотобомба» на переднем плане — это звезда BD+17 2217, которая к нам намного ближе, чем галактика ARP 263, которая удалена от нас на 25 млн световых лет. У звезды чётко видны восемь лучей — это особенности оптики «Хаббла». При прохождении света через оптическую систему этого телескопа вокруг ярких объектов образуется четыре дифракционных шипа. На снимке их восемь по той причине, что телескоп наблюдал галактику ARP 263 дважды в ходе двух отдельных обзоров, каждый из которых проводился под другим углом. Совмещение двух изображений дало такую картину. Теперь ждём снимка ARP 263, сделанного «Уэббом».