Вселенная может уберечь нас от столкновения с соседней галактикой Андромеда, показало новое и более точное моделирование. Учёные воспользовались последними данными космических телескопов «Хаббл» и «Гайя» для проведения свыше 100 тыс. симуляций с шагом в 1 млн лет. С учётом более широкого охвата гравитационных объектов в Местной группе галактик, удалось понять, что вероятность столкновения галактик снижается до 50 % и ниже.

Источник изображений: NASA

Более века считалось, что наша галактика Млечный Путь обречена в ближайшие 5 млрд лет столкнуться с другой крупной спиральной галактикой — Андромедой. В результате должна была получиться эллиптическая галактика средней массы. О сближении нашего галактического дома с Андромедой знали ещё тогда, когда она считалась туманностью, а не галактикой. Проведённая учёными под руководством специалиста из Финляндии работа приводит к выводу, что вероятность столкновения двух массивных галактик примерно как вероятность выпадения орла или решки при подбрасывании монеты — 50 на 50. По крайней мере, для проведённого моделирования на глубину 10 млрд лет.

Все предыдущие расчёты, заявляют учёные, не учитывали другие галактики Местной группы. Их около сотни или больше, но для расчётов достаточно взять самые крупные из них — например, Большое и Малое Магеллановы Облака или M33. Своей гравитацией, а также за счёт так называемого динамического трения они способны настолько изменить орбиты Млечного Пути и галактики Андромеда, что те избегут столкновения и последующего слияния.

Три варианта сближения Млечного Пути и Андромеды

Расчёты показали значительную неопределённость в прогнозах о столкновении и слиянии Млечного Пути и Туманности Андромеды. В зависимости от сценария угроза столкновения колеблется в очень широком диапазоне значений. В частности, учёт в модели влияния на орбиту Млечного Пути карликовой галактики Большое Магелланово Облако снижает вероятность слияния с 50 % до примерно 33 %. При этом БМО сольётся с Млечным Путём ещё до вступления в тесную связь с Андромедой. Малое Магелланово Облако почти не влияет на вероятность слияния двух галактик.

Включение в расчёты галактик-спутников Андромеды (M33) указывает на возможное снижение поперечной скорости Туманности Андромеды относительно Млечного Пути. Это повышает вероятность слияния этих объектов с 50 % примерно до 66 %.

Учёные признают, что внесли в расчёты далеко не все факторы влияния. В частности, недостаточно учтено воздействие тёмной материи на галактики, а также идеализирован ряд параметров орбит галактик.

На данном этапе не так важно, сольются ли когда-нибудь Млечный Путь и галактика Андромеда. Работа показывает, что даже в нашем тесном галактическом окружении сохраняется колоссальная неопределённость в определении галактических орбит и событий. В общем случае учёные понимают суть происходящих явлений, но в деталях они остаются неясными, а ведь дьявол кроется именно в деталях. Это тем более важно, когда прогнозируемые события касаются нашего уютного уголка во Вселенной.

По оценкам астрофизиков, в нашей галактике может существовать до одного миллиарда чёрных дыр, большинство из которых образуют двойные системы — с другой звездой или с ещё одной чёрной дырой. Такие пары обычно можно обнаружить по поведению видимого компаньона или по гравитационным волнам. Но одиночные чёрные дыры, не имеющие спутников, крайне сложно выявить. И вот впервые учёным удалось это сделать.

Художественное представление одинокой чёрной дыры. Источник изображения: FECYT/IAC

От момента первого наблюдения объекта в 2011 году до публикации финальных результатов в журнале The Astrophysical Journal прошло 14 лет. Для подтверждения открытия исследователи подняли архивные данные 16 телескопов и на протяжении шести лет наблюдали за объектом с помощью космического телескопа «Хаббл». На ранних этапах существовала вероятность, что объект может быть нейтронной звездой — столь же невидимой в оптическом диапазоне, как и чёрная дыра. Однако после длительных исследований было установлено: это действительно первая в истории зафиксированная одиночная чёрная дыра звёздной массы.

Согласно итоговым данным, чёрная дыра движется по Млечному Пути со скоростью около 51 км/с, её масса составляет около 7,15 масс Солнца, а расстояние до неё — примерно 4958 световых лет. И самое важное — она абсолютно одинока, что, по мнению учёных, крайне редкое явление.

Открытие стало возможным благодаря эффекту микролинзирования. Сильная гравитация чёрной дыры искажала свет далёкой фоновой звезды, вызывая постепенное усиление её яркости, а затем ослабление. Кроме того, гравитационное поле изменяло видимое положение звезды на небе. Однако наблюдения осложнялись — рядом находился яркий источник света, создававший значительный шум в данных. Проверка и анализ спектрограмм заняли многие годы и потребовали привлечения архивных наблюдений 16 наземных обсерваторий.

Решающими стали данные, полученные с космических телескопов «Хаббл» и «Гайя». Объект микролинзирования OGLE-2011-BLG-0462 был расположен на расстоянии 5153 световых лет, а невидимый объект, усиливший его свет в течение 270 дней, был окончательно классифицирован как чёрная дыра звёздной массы (на представленных изображениях сама дыра, разумеется, не видна).

Данные наблюдений (источник — фоновая звезда и её яркий сосед). Красным отмечены звёзды по наблюдениям 2022 года, зелёным — 2011. Источник изображения: The Astrophysical Journal 2025

«Наш пересмотренный анализ с учётом дополнительных наблюдений “Хаббла” и обновлённой фотометрии приводит к более точным результатам, полностью согласующимся с нашими предыдущими выводами о природе объекта», — отмечают авторы исследования.

Дополнительный поиск в окрестностях объекта на расстоянии до 2000 а.е. не выявил никаких компаньонов массой выше 0,2 массы Солнца, что позволило окончательно подтвердить одиночный характер чёрной дыры. Она одиноко движется сквозь галактику и теоретически способна в будущем стать неожиданной угрозой для объектов, которые могут встретиться на её пути.

Астрономы ищут ответы на загадки мироздания в глубинах Вселенной, но часть важных разгадок может скрываться совсем рядом — в центре нашей галактики, Млечного Пути. Там явно происходит нечто до конца не объяснённое, а это — прямой путь к открытию неизведанного. Свою версию происходящего представили исследователи из Великобритании, которые готовы помочь в поиске тёмной материи.

Центр Млечного Пути, снятый инфракрасной камерой космического телескопа «Спитцер». Источник изображения: NASA

В ядре Млечного Пути — в так называемой Центральной молекулярной зоне (ЦМЗ) шириной от 650 до 1000 световых лет — давно зафиксированы два явления, которые до сих пор не получили полного объяснения. Во-первых, там наблюдается повышенная скорость ионизации молекулярного водорода, которого в центре галактики в избытке. Во-вторых, вся область ЦМЗ светится в рентгеновском диапазоне с энергией излучения 511 кэВ.

Обычно ионизацию — потерю атомом водорода электрона — объясняют вспышками сверхновых, космическими лучами и активностью сверхмассивной чёрной дыры. Но «цифры не сходятся»: область ионизируется необъяснимо быстро, как будто там есть некий скрытый источник.

Что касается рентгеновского излучения с энергией 511 кэВ — это энергия покоя электрона. Обычно излучение с такой энергией возникает после аннигиляции электрона и его античастицы — позитрона. В результате возникают два гамма-фотона, каждый с энергией 511 кэВ. Эта линия также равномерно фиксируется во всей области ЦМЗ. Первое и второе явления нельзя напрямую связать, но можно выдвинуть гипотезу, которая объясняет оба.

Учёные из Королевского колледжа Лондона (King's College London) провели моделирование, в котором допустили существование лёгкой формы тёмной материи. Модель не противоречит популярным космологическим гипотезам и объясняет наблюдаемые явления в центре Млечного Пути.

Экспериментально обнаружить тёмную материю в земных лабораториях сложно или невозможно — просто в силу фундаментальных свойств этой гипотетической частицы, которая лишена электромагнитного взаимодействия. Но наблюдение следов таких частиц в природе, в частности в центре Млечного Пути, могло бы приблизить нас к их открытию.

Такие частицы тёмной материи могут взаимодействовать со своими античастицами. В работе рассматривалось, что произойдёт, если эти лёгкие частицы тёмной материи столкнутся со своими античастицами в центре галактики и аннигилируют, образуя электроны и позитроны.

В плотном газе ЦМЗ эти низкоэнергетические частицы быстро теряли бы энергию и эффективно ионизировали бы окружающие молекулы водорода, выбивая из них электроны. Поскольку эта область очень плотная, частицы не могут распространяться далеко. Вместо этого они отдают большую часть своей энергии локально, что хорошо соответствует наблюдаемому профилю ионизации. Детальное моделирование показало, что предложенный механизм может объяснить как высокую скорость ионизации, так и линии излучения 511 кэВ.

В исследовании было показано, что прогнозируемый профиль ионизации, вызванной тёмной материей, удивительно ровный по всей центральной части Млечного Пути. Это важно, поскольку наблюдаемая ионизация действительно распределена относительно равномерно.

Точечные источники, такие как чёрная дыра в центре галактики или космические лучи от сверхновых, не могут объяснить подобного распределения. Но его может объяснить равномерно распределённое гало из тёмной материи. Полученные результаты позволяют предположить, что центр Млечного Пути может дать новые сведения о фундаментальной природе тёмной материи.

Центр нашей галактики, Млечного Пути, — интересное во всех смыслах место. Во-первых, там находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* (Sgr A*). Во-вторых, там сосредоточено столько всевозможных объектов — от пыли и газа до звёзд и чёрных дыр, — что учёные порой теряются в этом многообразии. И хотя всё это скрыто от нас пеленой межзвёздного вещества, сквозь которую непросто пробраться, модели и статистика помогают делать удивительные открытия.

Источник изображения: Mark Garlick/Science Photo Library

Исследование центра Млечного Пути в инфракрасном и радиодиапазоне позволяет находить там звёзды даже за плотными облаками пыли. Гораздо сложнее искать в этом «саване» чёрные дыры звёздной массы. Согласно моделям формирования звёзд, в ближайшей к сверхмассивной чёрной дыре Стрелец A* области может находиться около 300 чёрных дыр звёздной массы. Как известно, при гибели достаточно крупных звёзд их ядра коллапсируют и превращают останки звезды в чёрную дыру. Это поддаётся учёту и статистике, что позволяет примерно оценить количество чёрных дыр вблизи центра галактики.

Новая работа идёт дальше и утверждает, что чёрных дыр звёздной массы вблизи центра Млечного Пути гораздо больше — не сотни, а сотни миллионов и даже миллиарды. Учёные называют центр нашей галактики настоящей «мясорубкой звёзд» и «роем чёрных дыр звёздной массы».

Основная идея этой новой модели заключается в том, что центральная область вблизи Стрельца A* по сравнению с остальной частью галактики чрезвычайно богата газом и пылью. Это означает, что там легко могут формироваться массивные звёзды O- и B-типа. Такие звёзды живут очень недолго и умирают как сверхновые. Их ядра коллапсируют в чёрные дыры, а оставшееся вещество рассеивается и может быть использовано для рождения новых звёзд. Со временем, по мере появления и гибели звёзд в этом регионе, чёрные дыры будут неизбежно накапливаться.

В конце концов, в этой области скопится столько чёрных дыр, что столкновения между ними и звёздами станут обычным явлением. Чёрные дыры будут постепенно разрывать звёзды на части, перемешивая вещество в этой области и ускоряя формирование новых звёзд и чёрных дыр. Авторы исследования назвали эту модель «звездодробилкой».

Если эта гипотеза верна, то в центре нашей галактики могут находиться миллионы или даже миллиарды чёрных дыр звёздной массы на один кубический парсек (парсек равен 3,26 светового года). Любая звезда, попавшая в эту область, окажется в зоне риска. Чтобы подтвердить свою концепцию, учёные обратились к статистическому анализу.

При заданной плотности чёрных дыр в регионе можно вычислить среднее время, по истечении которого произойдёт столкновение звезды с чёрной дырой. Время столкновения зависит от количества чёрных дыр и размера звезды: чем больше чёрных дыр, тем короче этот срок, и чем массивнее звезда, тем выше вероятность столкновения.

Проведя расчёты и сравнив их с наблюдениями, учёные выяснили, что в центральном регионе галактики меньше всего звёзд O-типа и больше B-типа. Оба этих типа представляют собой массивные, но короткоживущие звёзды. Они хорошо заметны благодаря своим горячим оболочкам, что делает возможным их статистический анализ. В итоге расчёты показали, что в указанной области на один кубический парсек приходится около 100 миллионов чёрных дыр звёздной массы. Это невероятно высокая плотность, которая радикально меняет наше представление о процессах в центре галактики.

Косвенно эти расчёты подтверждаются наблюдениями более чем десятка звёзд-беглянок, которые вырываются из центра галактики со скоростями, превышающими обычные внутригалактические значения. Такие колоссальные скорости звёзды могли набрать только при близком взаимодействии с чёрными дырами, разогнавшись в их гравитационных колодцах до значений, позволяющих покинуть Млечный Путь. Число таких звёзд слишком велико, что указывает на высокую плотность чёрных дыр в этом регионе.

Расположение сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик кажется разрушительным для всего, что находится рядом. Однако астрономы сделали открытие, которое снижает угрозу, исходящую от таких объектов. Вблизи центральной чёрной дыры впервые обнаружена двойная звёздная система, которой опасное соседство оказалось нипочём. Это можно сравнить с оазисом спокойствия рядом с бурлящим водоворотом. Остаётся только найти там планеты — и это лишь вопрос времени.

Источник изображения: ESO

Открытие, как это часто бывает, произошло случайно. В центре Млечного Пути был выявлен новый класс объектов, получивших название G-объекты. Всего обнаружено шесть таких объектов, первый из которых был открыт в 2005 году. Предполагается, что это звёзды, окружённые плотным облаком газа и пыли. На вид они напоминают газопылевые облака, однако их гравитационное поведение соответствует звёздам. Все шесть объектов взаимодействуют со сверхмассивной чёрной дырой Sgr A* (Стрелец A*) в центре нашей галактики. В процессе изучения этих объектов учёные случайно обнаружили звёздную систему D9, которая оказалась двойной.

Судя по всему, двойная звёздная система смогла эволюционировать даже в условиях сильного гравитационного взаимодействия со сверхмассивной чёрной дырой. Она с невероятной скоростью вращается вокруг Sgr A*, но это не мешает ей развиваться так же, как звёздам на периферии галактики. Это открытие даёт надежду найти в центре галактики — в скоплении объектов с интенсивными взаимодействиями — не только стабильные звёзды, но и планетные системы.

«Чёрные дыры не так разрушительны, как мы думали. Кажется правдоподобным, что обнаружение планет в центре галактики — всего лишь вопрос времени», — говорят учёные.

Вместе с тем астрономы предупреждают, что такие «стабильные» отношения могут быть мимолётными в масштабах жизни звёзд. Обнаруженная двойная система ещё молода — её возраст составляет всего 2,7 млн лет. Для сравнения, динозавры жили на Земле дольше, чем эти звёзды. Не исключено, что учёным просто повезло застать их в стабильном состоянии. Даже если это так, открытие намекает, что в центрах галактик может быть больше жизни во всех смыслах этого слова. Поэтому необходимы новые наблюдения и исследования таких областей космоса.

Группа астрономов создала самую полную 3D-карту так называемого Местного пузыря — области пространства вместе с Солнечной системой, которая образовалась после взрыва сверхновой 14 млн лет назад. В общих чертах границы Местного пузыря были известны учёным. Новое исследование с помощью рентгеновского телескопа eROSITA позволило обнаружить неизвестный ранее элемент пузыря — что-то типа межзвёздного тоннеля или отростка в сторону созвездия Центавра.

Источник изображений: Michael Yeung/MPE

Интересно, что идея о соединении всех подобных пузырей, остающихся после взрывов сверхновых, своеобразными межзвёздными тоннелями была выдвинута учёными NASA ровно 50 лет назад. Сделанное с помощью нового инструмента открытие может стать первым шагом для сбора доказательств в пользу этой гипотезы.

Телескоп eROSITA стал первым рентгеновским инструментом, который наблюдал за Вселенной, находясь далеко за пределами Земли. Вокруг нашей планеты существует большое гало водорода, известное как геокорона. Геокорона распространяется более чем на 600 тыс. км от поверхности Земли. Солнечный ветер взаимодействует с атомами водорода в геокороне, возбуждая в ней рассеянное рентгеновское излучение подобно тому, которое испускают атомы газа в Местном пузыре. Телескоп eROSITA расположен в точке Лагранжа L2 на удалении 1,5 млн км от Земли и не страдает от помех в геокороне.

Для составления пространственной карты Местного пузыря небо было разделено на 2000 участков, каждый из которых рассматривался рентгеновским телескопом отдельно. Местный пузырь, оставшийся от взрыва сверхновой сравнительно недалеко от Солнца (так вышло случайно), разметал вещество в виде классической биполярной туманности. Внутри пузыря атомов существенно меньше, чем в остальном межзвёздном пространстве, и все они разогреты до миллионов кельвинов. К счастью для нас, атомы настолько разрежены в пространстве, что они не нагревают окружающую материю, но при этом легко детектируются соответствующими инструментами.

Градиент температур в Местном пузыре, измеренный eROSITA

Благодаря обзору eROSITA, Местный пузырь получил наиболее точное описание, включая определение градиента температуры. Впечатляющим открытием стало обнаружение «отчётливого рельефа» — ранее неизвестного тоннеля с разреженным газом в сторону созвездия Центавра. В том направлении находится несколько объектов — два молекулярных облака, туманность Гама, ещё один соседний пузырь, что-то ещё, но к какому конкретно объекту уходит тоннель, остаётся непонятным. Так или иначе, исследователи получили ценные данные, благодаря которым удаётся восстановить историю нашей галактики. А кто знает историю, тот не потеряется в будущем.

Интерактивную карту Местного пузыря и его ближайших окрестностей можно найти по ссылке. Жаль, что телескоп eROSITA переведён в режим сна 26 февраля 2022 года по требованию немецкой стороны. Он должен был работать 7 лет, а провёл за наблюдениями неполных 2 года.

За более чем 7 лет работы наземной обсерватории HAWC для слежения за космическими лучами учёные обнаружили 98 мощнейших гамма-лучей за всю историю наблюдения за нашей галактикой. Частицы предположительно пришли от одного источника, происхождение которого остаётся неизвестным. В месте ожидаемого рождения частиц с рекордно высокой энергией нет видимых источников, способных придать частицам зарегистрированное ускорение.

Центр Млечного Пути в инфракрасном и радиодиапазоне. Источник изображения: Judy Schmidt/Flickr, CC BY 2.0

В 2015 году в Мексике вступил в строй весь массив детекторов обсерватории HAWC (High Altitude Water Cherenkov experiment или, по-русски, Высокогорный эксперимент по поиску эффекта Черенкова). Это массив из трёх сотен чанов с почти двумя сотнями тонн воды с высочайшей степенью очистки. Почти сто лет назад — в 1934 году — советские физики Павел Черенков и Сергей Вавилов открыли эффект слабого свечения в жидкости при взаимодействии с гамма-излучением. Гамма-лучи выбивали электроны и разгоняли их до скоростей, превышающих скорость света в воде, что вызывало свечение.

Детекторы HAWC используют этот принцип для регистрации космических лучей на Земле. Сами гамма-частицы не долетают до поверхности планеты. Детекторы регистрируют продукты их распада (взаимодействия) с частицами атмосферы. По следам разлёта можно вычислить энергию исходных гамма-частиц и примерную область неба, откуда они прилетели.

Часто высокоэнергетические частицы связывают с понятием природного ускорителя — певатрона. Это сочетание понятий петаэлектронвольт и ускорение. Это тот уровень энергий, выше которого регистрируемые частицы могут иметь внегалактическое происхождение (они способны преодолевать галактические магнитные поля и покидать галактику). В то же время в нашей галактике есть источники частиц с энергией, близкой к ПэВ, а значит, и наши родные певатроны. Например, таковым считается Крабовидная туманность — останки взорвавшейся тысячу лет назад сверхновой.

В общем случае певатроном — сверхускорителем частиц — могут быть нейтронные звёзды, чёрные дыры, вспышки сверхновых и другие объекты и явления с мощными магнитными полями. Сложность их обнаружения заключается в том, что магнитные поля искривляют траектории частиц. Но это также служит источником данных о мощных физических явлениях во Вселенной, чего невозможно достичь в лабораторных условиях на Земле.

Неизвестный источник мощнейших гамма-лучей в центре нашей галактики получил название HAWC J1746-2856. Все 98 случаев регистрации его излучений превысили энергию 100 ТэВ. «Эти результаты позволяют заглянуть в центр Млечного Пути с энергией на порядок выше, чем когда-либо наблюдалось ранее», — поясняют физики.

Учёные Южной европейской обсерватории представили самую подробную из когда-либо созданных инфракрасных карт нашей галактики Млечный Путь. Карта содержит примерно в 10 раз больше объектов, чем ранее. Новый атлас будет десятилетиями служить учёным источником бесценных данных о нашем ближнем звёздном окружении, что приведёт к множеству удивительных открытий.

Примеры изображения из нового атласа. Источник изображения: ESO

Работа по картированию объектов Млечного Пути велась в два этапа с 2010 года по первую половину 2023 года. Международная команда учёных под руководством сотрудников Южной Европейской обсерватории использовала для наблюдений телескоп VISTA в Чили, в пустыне Атакама. Данные собирались в инфракрасном диапазоне с помощью камеры VIRCAM, что позволяло видеть сквозь пыль и газ, обнаруживать относительно холодные объекты — бурые карлики и блуждающие планеты, а также новорождённые звёзды в коконах из газопылевых облаков.

Собранные учёными изображения охватывают область неба, эквивалентную 8600 полным лунам. Объём собранных данных превысил 500 Тбайт, что стало самым крупным наблюдательным проектом, когда-либо осуществлённым с помощью телескопа ESO. Учёные сделали более 200 тысяч снимков Млечного Пути, на которых запечатлено более 1,5 миллиарда объектов.

«Мы сделали так много открытий, что навсегда изменили представление о нашей галактике», — сообщил Данте Миннити (Dante Minniti), астрофизик из Университета Андреса Белло в Чили, который руководил проектом.

Проделанная работа тем более ценна, что наблюдения в течение 420 ночей, включая повторные съёмки одних и тех же участков, позволили проследить за движением звёзд в пространстве и, таким образом, создать частично трёхмерную карту звёзд в нашей галактике. Учёные также смогли обнаружить больше переменных звёзд, которые являются своеобразной шкалой времени во Вселенной, позволяя точно определять расстояния до объектов. Наконец, инфракрасный диапазон помог заглянуть вглубь Вселенной, в ту область, которую закрывает яркая и насыщенная объектами и пылью центральная часть Млечного Пути.

Подготовка проекта уже привела к появлению 300 научных работ. Использование материалов нового атласа обещает ещё больше исследований и открытий, которые будут удивлять нас в ближайшие годы и в будущем. Самое приятное, что картирование Млечного Пути продолжится на новом уровне. Телескопы ESO вскоре получат новые и ещё более чувствительные приборы для ещё более детального изучения нашего ближайшего звёздного окружения.

Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (James Webb) провёл детальное исследование окраин нашей галактики. Впервые были получены детальные снимки звёздных скоплений в молекулярных облаках Дигеля 1 и 2, демонстрирующие очень молодые звёзды нулевого класса, находящиеся на самой ранней стадии эволюции, молекулярные потоки и джеты, а также характерные структуры туманностей.

Источник изображений: M. Ressler (JPL) / NASA, ESA, CSA, STScI

Исследуемая область галактики расположена на расстоянии более 58 000 световых лет от галактического центра, что более чем в два раза превышает расстояние от Земли (26 000 световых лет) до центра Млечного Пути. Для наблюдений использовались два ключевых инструмента телескопа: камера ближнего (NIRCam) и среднего инфракрасного диапазона (MIRI), обеспечившие беспрецедентную детализацию изображений.

Хотя облака Дигеля находятся в пределах нашей галактики, они относительно бедны элементами тяжелее водорода и гелия, что делает их похожими на карликовые галактики и наш собственный Млечный Путь в начале формирования. Поэтому команда учёных воспользовалась возможностью использовать телескоп, чтобы запечатлеть активность, происходящую в четырёх скоплениях молодых звёзд в облаках Дигеля 1 и 2: 1A, 1B, 2N и 2S.

Наиболее информативные результаты были получены при наблюдении за облаком Дигеля 2S, где телескоп зафиксировал активный кластер молодых звёзд, испускающих протяжённые джеты вдоль своих полюсов. Если раньше учёные предполагали, что внутри облака может существовать субкластер, то возможности телескопа позволили это подтвердить. Майк Ресслер (Mike Ressler), учёный из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA и второй автор исследования, отметил: «Что меня восхитило и поразило в данных „Уэбба“, так это то, что из этого звёздного скопления во все стороны вылетает множество джетов. Это немного похоже на фейерверк, где вы видите, как всё стреляет то в одну, то в другую сторону».

На снимке видно плотное скопление фоновых галактик и красные туманные структуры в этой области. Цвета на изображении соответствуют различным фильтрам камер MIRI и NIRCam

«В прошлом мы знали об этих регионах звёздообразования, но не могли изучить их свойства. Данные „Уэбба“ основываются на том, что мы тщательно собирали в течение многих лет в ходе других наблюдений. С помощью „Уэбба“ мы можем получить очень мощные и впечатляющие изображения этих облаков. В случае с облаком Дигеля 2 я не ожидала увидеть столь активное звёздообразование и впечатляющие джеты», — заявила Нацуко Изуми (Natsuko Izumi) из Университета Гифу и Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ).

Учёные намерены продолжить изучение процессов звёздообразования в этих регионах. Изуми подчеркнула важность объединения данных с различных обсерваторий и телескопов для детального анализа каждого этапа эволюционного процесса. Среди приоритетных направлений учёная отметила изучение околозвёздных дисков в крайних внешних областях галактики и нерешённый вопрос о причинах более короткого времени жизни этих структур по сравнению с аналогичными объектами в ближних звёздообразующих регионах. Особый интерес у неё вызывает кинематика джетов, обнаруженных в облаке Дигеля 2S.

Снимки «Уэбба» охватывают крайние внешние области галактики и облака Дигеля и являются лишь отправной точкой для команды учёных. Они намерены вновь осмотреть этот форпост Млечного Пути, чтобы найти ответы на целый ряд загадок.

В рамках программы NASA «Миры на заднем дворе: 9-я планета» трое астрономов-любителей обнаружили небесное тело, спешно покидающее нашу галактику. Подключение профессионалов позволило уточнить, что это, скорее всего, коричневый карлик, летящий с невероятной скоростью около 1,6 млн км/час. Это позволит ему преодолеть гравитацию галактики и унестись прочь из Млечного Пути, став первым такого рода объектом в истории наблюдений.

Художественное представление пары из сверхновой и коричневого карлика. Источник изображения: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko

Существует два наиболее вероятных сценария, почему объект CWISE J1249 — сверхлёгкая звезда или недоразвитая звезда в лице коричневого карлика — смог разогнаться до сверхгалактической скорости. По одному предположению, он мог быть в паре с белым карликом, который стал сверхновой и энергией своего взрыва придал партнёру по системе дополнительное ускорение. Другое предположение заключается в том, что объект CWISE J1249 родом из плотного шарового скопления, где ему довелось пролететь в зоне гравитации одной или двух чёрных дыр. Учёные пока не готовы вынести окончательное утверждение о том, как объект CWISE J1249 дошёл до такой жизни, но они обещают продолжить наблюдение.

В проекте Backyard Worlds: Planet 9 любителями обнаружено свыше 4000 коричневых карликов — тусклых объектов, так и не ставших полноценными звёздами. Их масс не хватило для запуска полноценных поддерживающих себя термоядерных реакций. Они темны и относительно холодны, поэтому лучше всего обнаруживаются в инфракрасном диапазоне. Согласно предложению NASA, любители просеивают собранные миссией NASA WISE данные в поисках как коричневых карликов, так и мифической девятой планеты в нашей системе, а также других интересных объектов.

Открытие сверхбыстрого объекта стало тем событием, которое случается один раз на миллион — неожиданным и захватывающим. Трое гражданских учёных, независимо друг от друга открывших это объект в данных WISE, стали соавторами посвящённой открытию научной работы.

Добавим, инфракрасный телескоп NASA WISE был навсегда отключён 8 августа 2024 года. Ближе к концу этого года или в начале следующего он войдёт в плотные слои атмосферы Земли и сгорит, но собранные им данные будут и дальше приносить научные открытия, что станет своеобразным памятником этой научной миссии.

Всего в 0,1 световом годе от центра Млечного Пути может находиться чёрная дыра промежуточной массы — существование таких объектов пока не доказано, а кандидатов можно пересчитать по пальцам одной руки. Между чёрными дырами звёздной массы и сверхбольшими существует пропасть, что делает необъяснимым обычную эволюцию чёрных дыр. Как и другие объекты во Вселенной, чёрные дыры должны питаться и расти постепенно, а не перескакивать из одного состояния в другое.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Примерно четверть века назад в центре нашей галактики было открыто компактное звёздное скопление IRS 13. Оно с самого начала ставило учёных в тупик, а по мере совершенствования инструментов наблюдения становилось всё загадочнее и загадочнее. Сначала учёные думали, что это сверхмассивная звезда. Затем IRS 13 переквалифицировали в двойную звёздную систему. Потом сочли, что это так называемая звезда Вольфа–Райе. Новая работа астрономов из Кёльнского университета показала, что IRS 13 может быть небольшим звёздным скоплением с компактным источником массы внутри.

Но во всём этом есть одна изюминка. Скопление IRS 13 расположено рядом с чёрной дырой Стрелец A* (Sgr A*) массой 4,3 млн солнечных масс, расположенной в центре Млечного Пути. Чёрная дыра Стрелец A* должна была повлиять на траекторию звёзд в скоплении IRS 13 и разорвать его. Однако этого не происходит, что заставило учёных заподозрить о существовании некоего «цементирующего» центра у скопления.

Анализ движения звёзд в IRS 13 и моделирование показали, что в середине скопления может находиться компактный невидимый объект массой 30 тыс. солнечных. Поскольку в промежутке масс от 100 до 100 тыс. солнечных масс нет достаточно надёжно подтверждённых чёрных дыр, уверенное открытие объекта массой 30 тыс. солнечных масс обещает стать значимым событием в астрономии. Это может быть первая подтверждённая чёрная дыра промежуточной массы, которая гарантировано не могла появиться после взрыва сверхновой или от слияния двух ядер звёзд. Она должна была питаться и эволюционировать обычным образом, чтобы вырасти до измеряемой массы.

Учёные попытались больше узнать о таинственном объекте в центре IRS 13 и обнаружили в месте предполагаемого размещения чёрной дыры рентгеновское излучение и облако ионизированного газа, вращающегося со скоростью 130 км/с, что стало ещё одним подтверждением обнаружения именно чёрной дыры. Поскольку одна работа не может служить надёжным доказательством удивительного открытия, наблюдения за объектом IRS 13 будут продолжены. Если там действительно окажется чёрная дыра, то она также будет считаться кандидатом для поглощения чёрной дырой Стрелец A*, а это ещё один шажок в сторону обычной эволюции чёрных дыр: они действительно питаются и растут.

Два астрофизика из Института астрономии им. Макса Планка в Германии доказали, что центр нашей галактики Млечный Путь омывается двумя отдельными звёздными потоками из крайне старых звёзд, которые они назвали Шива и Шакти. Возраст этих звёзд составляет 12–13 млрд лет, что означает, что они ровесники нашей галактики и это делает их ценной и буквально археологической находкой.

Визуализация звёздных потоков Шива и Шакти вокруг центра Млечного Пути. Источник изображения: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan

Заявленное в журнале The Astrophysical Journal открытие древних звёздных образований вокруг центра Млечного Пути, каждое из которых обладает массой около 10 млн солнечных, помог сделать европейский астрометрический спутник «Гайя» (Gaia). «Гайя» изучает такие характеристики звёзд в нашей галактике и недалеко от неё, как скорость и вектор движения, удалённость, а также металличность. Тем самым спутник помогает создавать трёхмерную карту Млечного Пути и оценивать примерный возраст звёзд (чем больше в спектре звёзд атомов веществ тяжелее гелия, тем они старше).

Изучая наборы данных «Гайи» астрофизик Кхьяти Малхан (Khyati Malhan) и астроном Ганс Вальтер-Рикс (Hans Walter-Rix) обнаружили две независимые, но расположенные рядом популяции звёзд возрастом около 13 млрд лет. Они, как и другие звёзды в галактике, вращаются вместе со всеми остальными объектами вокруг центра Млечного Пути, но ведут себя как несколько обособленные структуры. Фактически это два звёздных потока из древних звёзд. Тот, что ближе к центру галактики учёные назвали Шивой, а чуть более отдалённый — Шакти.

«Что действительно удивительно, так это то, что мы вообще можем обнаружить эти древние структуры, — сказал Малхан. — С момента рождения этих звёзд Млечный Путь изменился настолько значительно, что мы не могли рассчитывать так чётко распознать их как группу, но беспрецедентные данные, которые мы получаем от Gaia, сделали это возможным».

Считается, что галактика Млечный Путь начала формироваться 13 млрд лет назад. Звёзды потоков Шива и Шакти, похоже, послужили первыми группами, которые инициировали запуск процессов образования рукавов галактики. Тогда это были «небольшие усики», как выразились учёные, однако время и вещество развило их в полноценные спиральные рукава длиной в 100 тыс. световых лет.

По образованиям таких звёздных групп, как Шива и Шакти учёные могут восстановить историю эволюции Млечного Пути. Звёздные потоки можно проследить до бывших звёздных скоплений, которые внесли свой вклад в формирование нашей галактики, увидеть какие звёзды Млечный Путь приобрёл при поглощении карликовых галактик и узнать многое из прошлого нашей галактики. Это ценно не только для изучения нашего звёздного дома, но также для понимания ранней истории Вселенной, что делает открытие вдвойне ценным.

Центр нашей галактики интересен не только сверхмассивной чёрной дырой Стрелец А*. Там есть области обильного образования звёзд. Астрономы получили снимок одной из таких областей — Стрельца С. Несмотря на всё своё великолепие, этот снимок не отображает всей полноты находящихся там звёзд. Пыль и газ застилают обзор и скрывают множество новорожденных. Об их появлении говорят только спектры. Но это служит и подсказкой для поиска других похожих очагов.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: ESO

Снимок области Стрелец С на удалении 300 световых лет от центра Млечного Пути получен на Очень большом телескопе (VLT) Европейской Южной обсерватории (ESO) в пустыне Атакама в Чили. Заглянуть чуть глубже сквозь пыль и газ помог инфракрасный прибор HAWK-I, установленный на телескопе. Без него изучаемая область показала бы ещё меньше звёзд, чем мы видим на снимке выше.

В скоплении Стрелец С сотни тысяч звёзд, большинство из которых есть на снимке. «Центр Млечного Пути — самая плодовитая область звездообразования во всей галактике, — заявили представители ESO в заявлении. — Однако астрономы обнаружили здесь лишь часть молодых звёзд, которые они ожидали [увидеть]».

«Есть "ископаемые" свидетельства того, что в недавнем прошлом родилось гораздо больше звёзд, чем те, которые мы видим на самом деле, — поясняют учёные. — Это потому, что смотреть в сторону центра галактики — непростая задача».

Тем не менее, инфракрасный прибор на телескопе позволил заглянуть сквозь эти облака и увидеть плотно упакованную звездную популяцию Стрельца С. Приборы также позволили выявить химический состав межзвёздного газа, что дало основание ожидать в этой области появления множества новых звёзд. Это наблюдение поможет астрономам определить новые регионы, в которых можно искать другие затемнённые молодые звезды и скопления. Млечный Путь — это наш звёздный дом и о нём лучше знать больше, чем меньше.

Около 50 лет назад стало понятно, что галактики заполнены неким невидимым веществом, которое как бы цементирует всё, что мы в них наблюдаем. Это вещество стали называть тёмным, поскольку оно не видимо в электромагнитных диапазонах и воздействует на окружение только гравитацией. Благодаря обилию тёмного вещества в галактиках орбитальные скорости вращения звёзд не уменьшаются по мере удаления от их центров. Но с Млечным Путём оказалось всё не так просто.

Вид на нашу галактику с Земли приборами «Гайи» и не только. Источник изображения: ESA/Gaia/DPAC

Учёные из Массачусетского технологического института провели собственный анализ распределения скорости звёзд в нашей галактике в зависимости от их удалённости от центра Млечного Пути. Используя данные европейского астрометрического спутника «Гайя» (Gaia) и данные исследования неба с помощью наземного телескопа SDSS Обсерватории Апач-Пойнт на спектроскопическом оборудовании Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment (APOGEE) учёные выяснили, что внутренняя часть нашей галактики может оказаться подозрительно лёгкой.

Данные по более чем 33 тыс. звёзд по всему диску галактики показали, что по мере удаления от центра Млечного Пути радиальная скорость звёзд заметно снижается, тогда как классическая кривая вращения галактик представляет собой практически горизонтальную линию по мере удаления от центра. Нам оказалось легко измерить кривые вращения далёких и близких галактик, тогда как со своей собственной мы едва научились разбираться и то, не до конца.

«Что нас действительно удивило, так это то, что эта кривая оставалась плоской до определенного расстояния, а затем она начала снижаться, — рассказали авторы исследования. — Это означает, что внешние звёзды вращаются немного медленнее, чем ожидалось, что является очень удивительным результатом».

«Этот результат противоречит другим измерениям, — продолжают исследователи. — Реальное понимание этого результата будет иметь глубокие последствия. Это может привести к обнаружению большего количества скрытых масс сразу за краем галактического диска или к пересмотру состояния равновесия нашей галактики».

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) прислал впечатляющее своей красотой изображение области из центра нашей галактики Млечный Путь — приборы аппарата запечатлели область звездообразования Стрелец C.

Источник изображений: webbtelescope.org

Эта область находится примерно в 300 световых годах от сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в центре нашей галактики и более чем в 25 тыс. световых лет от Земли. В этом регионе находятся более чем 500 тыс. звёзд и несколько скоплений протозвёзд, которые всё ещё формируются и набирают массу. Центр галактики — «самая экстремальная среда» в ней, пояснил профессор Университета Вирджинии Джонатан Тан (Jonathan Tan); до настоящего момента у астрономов не было изображений этой области с такой детализацией и в таком разрешении.

В центре этой области находится массивная протозвезда массой в 30 солнечных — она блокирует свет позади себя, из-за чего её окрестности кажутся менее «населёнными». Камера NIRCam зафиксировала также крупномасштабный выброс ионизированного водорода — это голубая область в нижней части снимка. Вероятно, такой эффект возник из-за того, что молодые и массивные звезды испускают фотоны с высокой энергией, но размеры данной области оказались неожиданностью для учёных.

Глава исследовательской группы Сэмюэл Кроу (Samuel Crowe) пояснил, что изучение этого и будущих изображений поможет учёным понять природу массивных звёзд, и это сродни «изучению происхождения большей части Вселенной».