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.

Астрономы впервые наблюдали тепловое свечение, которое возникло в результате разрушительного столкновения двух планет-гигантов в системе звезды ASASSN-21qj, похожей на наше Солнце. В результате этого столкновения, уничтожившего обе планеты, образовалось множество обломков, а также горячий вращающийся объект, размеры которого потенциально в сотни раз превышают размер Земли.

Источник изображения: Mark Garlick / University of Bristol / PA

«Это было очень эффектно. Энергия столкновения превратила остатки в нечто, напоминающее звезду, более тусклую, чем главная звезда системы, но примерно в семь раз большую по размеру и видимую через всю остальную звёздную систему», — рассказал Мэтью Кенворти (Matthew Kenworthy), один из авторов исследования из Лейденской обсерватории в Нидерландах.

Звезда ASASSN-21qj находится на расстоянии 1800 световых лет от Земли. Интерес к ней у Кенворти появился после того, как в декабре 2021 года было замечено, что звезда потускнела необъяснимым образом. Позднее для наблюдения за этой областью использовался инфракрасный космический телескоп Neowise Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США. В результате было установлено, что за 900 дней до того, как звезда потускнела, телескоп фиксировал устойчивое и продолжительное усиление инфракрасного излучения в этой области.

Источник изображения: Jingyao Dou / University of Bristol / PA

Кенворти отмечает, что изначально он искал нечто совершенно иное. Обнаруженное инфракрасное свечение подсказало учёным, что в окрестностях звезды произошло что-то необычное. После детального анализа полученных от телескопа данных исследователи пришли к выводу, что мощное инфракрасное свечение создаёт новый горячий объект, образовавшийся в результате столкновения двух планет, размер каждой из которых сопоставим с размером Нептуна. По подсчётам учёных, вращающийся объект имел температуру около 700 °С в течение примерно трёх лет. Со временем он остынет и сформирует на орбите ASASSN-21qj новую планету.

«Мы впервые наблюдали послесвечение после такого события. Мы и раньше видели обломки и диски, но никогда не видели послесвечения образовавшегося планетарного тела», — рассказал Саймон Лок (Simon Lock), участник исследования из Бристольского университета.

Астрономы намерены продолжить наблюдение за этой областью, чтобы подтвердить предположение о том, что происходит в звёздной системе. По мнению Кенворти, если пылевое облако продолжит вращаться вокруг звезды, то через 5-10 лет оно сместится в сторону от светила, и астрономы смогут увидеть отражённый от частиц пыли свет звезды с помощью самых мощных наземных телескопов. Также не исключается, что для наблюдения за этой областью может быть задействован наиболее современный космический телескоп NASA Джеймс Уэбб (James Webb Space Telescope).

Столкновение двух нейтронных звёзд, расположенных в нескольких миллиардах световых лет от нас, породило один из мощнейших гамма-всплесков, зафиксированных радиотелескопом ALMA в чилийской пустыне Атакама. Сейчас мы находимся в 20 млрд световых лет от галактики, в которой расположены эти звёзды.

Источник изображения: northwestern.edu

Нейтронные звёзды — это сверхплотные ядра, остающиеся после взрыва массивных звёзд, и при их столкновении происходит мощный взрыв, результат которого называют килоновой. Название намекает, что производимая при этом энергия может в тысячу раз превосходить энергию, излучаемую сверхновой. Производятся гравитационные волны и в два противоположных направления испускается выброс пучков гамма-излучения.

Описанное событие было зафиксировано 6 ноября 2021 года орбитальной рентгеновской и гамма-обсерваторией INTEGRAL Европейского космического агентства — она отправила сигнал, который активировал спутник NASA Swift. Внесённый в каталог под номером GRB 211106A всплеск продолжался менее двух секунд, и гораздо дольше него длилось послесвечение килоновы.

Послесвечение поддаётся изучению. Гамма-волны ускоряют электроны, содержащиеся в газе на месте столкновения, и энергия излучения этих электронов достигает пика в миллиметровом диапазоне — по ней можно судить об общей энергии взрыва. При помощи полученных ALMA данных было установлено, что с гамма-всплеском GRB 211106A высвободилась энергия в диапазоне от 2×10⁵⁰ до 6×10⁵⁰ эрг, что делает его одним из мощнейших за всю историю наблюдений (1 эрг — единица работы и энергии в системе СГС, равняется 10^-7 Дж).

Источник изображения: Nidhi Yashwanth / pixabay.com

Столкновение звёзд произошло от 6,3 млрд до 9,1 млрд лет назад, а сейчас, с учётом расширения вселенной, «родная» галактика этих звёзд находится в 20 млрд световых лет от нас. Гравитационные волны от источника на таком расстоянии обнаружить не удалось — слишком далеко. Зато учёные подробно изучили послесвечение гамма-всплеска: он стартует узким пучком, а затем постепенно расширяется. В данном случае угол раскрытия пучка достиг 16°, и это один из крупнейших показателей для короткого гамма-всплеска. Исследователям повезло, потому что зафиксировать пучок можно только тогда, когда он направлен на нас, а значит, чем он шире, тем у нас больше шансов его увидеть.

Подобные события имеют важное значение для космической химии: при таких столкновениях звёзд образуются тяжёлые элементы, включая серебро, золото и платину. Как подсчитали учёные, масса образуемого при этом золота может достигать от 3 до 13 масс Земли.

Доклад учёных о событии выйдет в научном журнале Astrophysical Journal Letters.