Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) прислал снимок шарового звёздного скопления NGC 2031, заставив учёных задаться очевидным вопросом: почему так много звёзд в нём светятся голубым цветом? Звёзды в шаровых скоплениях могут иметь разные размеры и возраст, но в случае с NGC 2031 эти параметры никак не соотносятся с цветом.

Источник изображения: nasa.gov

NGC 2031 находится за пределами Млечного Пути в Большом Магеллановом Облаке — небольшой галактике-спутнике нашей галактики, которая располагается в Южном полушарии и действительно напоминает облако. Шаровое скопление находится в области высокой плотности галактики. Оно содержит и старые объекты, хотя голубые звёзды обычно светят очень ярко и умирают относительно молодыми.

Учёные предполагают, что такое обилие голубых объектов можно объяснить, например, искажением цветовой картины другими звёздами, которые находятся вне скопления. Есть и другой вариант: старые звёзды могут объединяться и формировать так называемые «голубые отставшие» или «страгглеры». Это могло произойти из-за того, что объекты скопления оказались слишком близко друг к другу за счёт действия гравитационных сил.

Наконец, ещё одной странностью NGC 2031 является присутствие здесь 14 пульсирующих звёзд-цефеид. Но их мерцание помогло учёным оценить расстояние до скопления — оно находится в 150 тыс. световых годах от Земли.

Международная группа учёных зафиксировала и провела анализ столкновения как минимум трёх скоплений галактик. В результате сформировалось гигантское скопление, которому присвоили название Abell 2256 — оно также действует как один из крупнейших во Вселенной ускорителей частиц.

Источник изображений: chandra.si.edu

Скопление галактик Abell 2256 находится на расстоянии 780 млн световых лет от Земли и в поперечнике занимает около 100–200 килопарсек. Его изображение было получено объединением данных нескольких обсерваторий: данные с космических рентгеновских телескопов Chandra (США) и XMM-Newton (Европа) обозначили синим цветом; снимки радиотелескопов GMRT (Индия), LOFAR (Нидерланды) и VLA (США) — красным; снимки, полученные обсерваторией Pan-STARRS (США) в видимом и инфракрасном диапазонах — белым и бледно-жёлтым.

Изучающие этот объект астрономы попытались выяснить, что привело к возникновению этой сложной структуры, и каждая обсерватория раскрыла им свою часть общей картины. Скопления галактик — одни из наиболее крупных объектов Вселенной. Они содержат сотни и даже тысячи галактик, а также гигантские объёмы перегретого газа, температура которого составляет миллионы градусов — зафиксировать его присутствие можно только в рентгеновском диапазоне.

Радиоизлучение производится другими источниками. Во-первых, это потоки частиц, испускаемых тонкими струями из сверхмассивных чёрных дыр — галактических ядер. Эти потоки либо формируют тонкие лучи (обозначены как C и I), либо проходят через газовые облака, в которых замедляются и формируют нити либо более сложные формы (A, B и F). Ещё одним источником радиоволн являются так называемые реликты, сформированные ударными волнами, которые ускорили частицы в газовых облаках.

Наконец, вблизи центра столкновения расположен ещё один объект — «ореол» радиоизлучения. На общей картине он перекрыт рентгеновским излучением газового облака и является более тусклым, поэтому исследователи опубликовали отдельный снимок радиочастотного диапазона. Учёные предполагают, что этот объект сформировался из-за вторичного ускорения частиц при резких перепадах температуры и плотности газового облака, образуемых при столкновении галактических скоплений. Впрочем, некоторых особенностей данных радиочастотного диапазона эта модель не объясняет, поэтому учёные продолжают исследовать Abell 2256.

Структура в сердце скопления галактик в созвездии Персея теперь может быть рассмотрена более детально — учёные создали потрясающее комбинированное изображение благодаря новой методике, объединяющей снимки в рентгеновском и радиодиапазонах.

Для получения снимка центральной части Скопления Персея были объединены данные с массива антенн радиотелескопа LOFAR (Low Frequency Array) и рентгеновской обсерватории «Чандра», а также телескопов WIYN и «Хаббл». Используя такую комбинацию, учёные получили не только потрясающее изображение, но, что более важно, оно позволило команде астрономов больше узнать о происхождении загадочной структуры на снимке.

По словам ведущего автора исследования Роланда Тиммермана (Roland Timmerman) из нидерландского Лейденского университета, комбинация снимков позволяет лучше понять, что происходит в данном скоплении. Красным отображается радиоизлучение, полученное LOFAR, синим — рентгеновское излучение, захваченное телескопом Chandra, а белым — H-альфа излучение тёмно-красной видимой части спектра, полученное телескопом WIYN. Наконец, ночное небо снято телескопом Hubble в оптическом диапазоне.

Источник изображения: LOFAR/Chandra/WIYN/Hubble/Frits Sweijen

Фактически цвета маркируют разные типы излучения в скоплении галактик — в видимом диапазоне такие подробные данные получить бы не удалось. Используя методику команды Тиммермана, астрономы смогут объединять и другие изображения, что поможет больше узнать об эволюции скоплений, от рождения звёзд до появления сверхновых и столкновения галактик.

Считается, что в центре большинства крупных галактик скрываются сверхмассивные чёрные дыры. Когда речь идёт о скоплении галактик, отдельные его структуры могут сформироваться в результате выбросов газа сверхмассивными чёрными дырами в некоторых галактиках, составляющих скопление. Материя подобных струй газа нагревает окружающий газ, что и приводит к формированию структур, видимых на снимке. Так, считают учёные, и образовалась показанная на снимке структура в центра Скопления Персея. Она простирается на десятки тысяч световых лет и находится в таком состоянии сотни миллионов лет.

LOFAR. Источник изображения: Wikipedia

LOFAR является крупнейшим радиотелескопом на Земле со штаб-квартирой в Нидерландах. С момента начала работы в 2010 году в Европе для него построили дополнительные антенны, что позволяет делать снимки в радиодиапазоне с высоким разрешением, распознавая радиоизлучение на очень низких частотах. До того, как LOFAR добавили новые антенны, создание комбинированного снимка такого качества было невозможно.