Звездообразование в близлежащих галактиках

Снимки космического телескопа Уэбба дают возможность понять, как и где образуются новые звезды в спиральной галактике. Впервые инфракрасные изображения высокого разрешения позволяют увидеть даже самые тонкие структуры и процессы формирования звезд, которые ранее были скрыты пылью.

Нам открылось, что массивные звездные скопления и отдельные звезды могут формироваться между спиральными рукавами и как они получают сырье через тонкие газовые потоки. Благодаря многочисленным светящимся газовым облакам и пузырям вдоль спиральных рукавов заметно, как мощное излучение молодых звезд формирует их окружение. Результаты наблюдений четырех первых спиральных галактик уже опубликованы.

В рамках проекта PHANGS международная группа астрономов поставила перед собой задачу наблюдать 19 галактик вблизи Млечного Пути с помощью камеры NIRCam (для ближнего инфракрасного диапазона) и прибора MIRI (для среднего инфракрасного диапазона) космического телескопа Уэбба. Все эти галактики являются так называемыми лицевыми: они повернуты к нам широкой стороной и поэтому позволяют получить полное представление об их тонкой структуре. Результаты четырех из них - NGC 628, NGC 1365, NGC 7496, IC 5332 - представлены в Astrophysical Journal Letters.

Спиральная галактика NGC 628

Звездообразующие области в четырех галактиках выглядят как яркие источники инфракрасного света, поскольку молодые звезды и звездные скопления нагревают окружающую их пыль, производя инфракрасное излучение. Изображения, сделанные MIRI, выявили в этих галактиках сеть светящихся полостей в пылевых облаках и большие свободно плавающие пузыри в плотных газах вдоль спиральных рукавов. В некоторых областях эти пузыри настолько плотные, что образуют целые цепочки и скопления перекрывающихся полостей.

Изображения также показывают, что новые звезды образуются не только в более плотных спиральных рукавах галактик, но и между ними, в тонких расширениях газа, называемых шпорами. Как и ожидалось, скорость звездообразования в спиральных рукавах выше, чем в областях между ними. Однако эффективность преобразования газа в новые звезды, по-видимому, постоянна во всем галактическом диске. Новые данные телескопа Уэбба показывают также, что даже массивные звездные скопления могут формироваться за пределами спиральных рукавов, что до сих пор вызывало споры.

"Инфракрасные изображения дополняют существующие данные космического телескопа Хаббл, полученные в оптической области спектра. Они дают представление о регионах, которые ранее были скрыты пылью. Новый взгляд JWST на центры галактик вносит фундаментальный вклад в наше представление об эволюции звездных скоплений и галактик".
Нильс Хойер из MPIA

Эти данные - только начало: на горизонте еще 15 галактик.

Источник информации и фото: wissenschaft.de

Темная галактика не излучает видимого света

Объект, удаленный почти на 100 миллионов световых лет, может состоять почти полностью из темной материи

Галактики бывают всех форм и размеров. Удерживаемые гравитацией скопления звезд, планет, газовых шлейфов, большого количества пыли и других объектов могут образовывать эллипсы или линзы, облака неправильной формы или, как наш галактический дом, Млечный Путь, состоять из спиральных рукавов, некоторые с перемычками, а некоторые без них. Наше понимание того, что происходит в галактиках, как они образовались и почему они ведут себя так, как кажется, основано на шатких теориях и гипотезах.

Для некоторых вещей, которые мы не можем объяснить, мы предполагаем потенциальных участников — силу или материю, — которые могут вызвать наблюдаемые явления. Например, глядя на движение видимого вещества галактики, которое открыто противоречит фундаментальным законам Кеплера, можно сделать только вывод, что там должно быть значительно больше массы, чем можно наблюдать непосредственно.

Темный гном

Чтобы расчет баланса космической материи оказался правильным, исследователи постулируют темную материю, состав которой представляет собой один из главных открытых вопросов в космологии. За исключением нескольких отдельных исключений, в каждой галактике должна быть более или менее большая доля темной материи. Однако обнаружена карликовая галактика, в которой, похоже, практически нет ничего другого.

Остров звезд с каталожным номером FAST J0139+4328 не испускает видимого света и в целом - очень мало радиации, что относит его к категории так называемых темных галактик, все еще довольно гипотетической галактической разновидности, предыдущих кандидатов в которые можно пересчитать по пальцам одной руки.

Результаты наблюдений команды Цзинь-Лун Сюя показали: изолированная FAST J0139+4328 — карликовая галактика, по-видимому, состоящая почти полностью из темной материи, — была обнаружена в ближайшем космическом окружении.

Проблема карликовой галактики

Теория темной материи может быть ведущим объяснением несоответствия между количеством наблюдаемой так называемой барионной материи и гравитацией, необходимой для ее удержания, но она далека от совершенства: например, одной из проблем является противоречие между симуляциями распределения темной материи в космосе и количества карликовых галактик, которые мы можем наблюдать вокруг более крупных галактик. Действительно, судя по моделям, таких карликовых галактик должно быть намного больше, чем было доказано до сих пор. Это несоответствие предсказаний и наблюдений известно как «проблема карликовых галактик» .

Положение FAST J0139+4328 представлено (a) в видимом, (b) ближнем инфракрасном свете, (c) ближнем ультрафиолетовом и (d) среднем инфракрасном (d) свете. Желтые объекты на двух верхних снимках — это звезды на переднем плане Фото: Сюй и др., arXiv, 2023 г.

Поэтому эксперты предполагают, что поиск карликовых галактик затрудняют их особые формы — возможно, они почти не имеют сияющих звезд и состоят в основном из газовых облаков и темной материи. Некоторые кандидаты в эти так называемые темные галактики уже известны. Однако они находятся в непосредственной близости от других галактик, что делает их почти неотличимыми от облаков газа, которые были вырваны из более крупных звездных островов сильными гравитационными силами. Следовательно, идеальный кандидат на роль настоящей темной галактики был бы в значительной степени изолирован в космосе.

Очень мало звезд

Группа во главе с Цзинь-Лонг Сюем обнаружила такую ​​изолированную темную структуру сферическим радиотелескопом, оснащенным 500-метровой апертурой, в Китае (FAST). Они использовали крупнейший в мире одиночный радиотелескоп в провинции Гуйчжоу для поискав межгалактическом пространстве радиоизлучения больших облаков HI (нейтрального атомарного водорода), которые демонстрируют и другие признаки галактики.

Наконец они нашли такой объект приблизительно в 94 миллионах световых лет: странное водородное облако имеет уплощенную форму и поэтому во многом похоже на галактику с вращающимся диском. Однако ему в значительной степени не хватает излучения в оптически видимом спектральном диапазоне. Небольшие скопления звезд были обнаружены только в инфракрасном и ультрафиолетовом свете.

Эта галактика содержит не более 690 000 звезд с массой Солнца, тогда как водород там составляет около 83 миллионов таких масс. Причем ее общая барионная масса равна примерно 110 миллионам солнечных — ничтожная доля по сравнению с тем, что исследователи идентифицировали как темную материю, учитывая скорость вращения галактики: согласно расчетам, в ней около 5,1 миллиарда солнечных масс. Это означало бы, что приблизительно 98 % галактики — темная материя.

Возможно, галактический эмбрион

При подтверждении этих данных FAST J0139+4328 признают первой изолированной темной, наполненной газом галактикой в ближайших просторах Вселенной. По мнению исследователей, мы можем иметь дело с галактическим зародышем.

«В настоящее время считается, что галактика формируется из газа, который остывает и конденсируется в звезды в центре гало. У FAST J0139+4328 вращающийся газовый диск, в котором преобладает темная материя, но практически без звезд. Это указывает на то, что данная темная галактика пребывает в самой ранней стадии образования».
Команда Цзинь-Лун Сюя

Источник информации и фото: derstandard.at

Взгляд двух телескопов на туманность Тарантул

На этом красочном снимке изображена одна из самых активных и крупных звездных колыбелей в наших космических окрестностях - туманность Тарантул. У нее есть и другое название: 30 Дорадус. Эта область звездообразования часто становилась объектом наблюдения телескопов, в том числе телескопа "Джеймс Уэбб". Но только на этом составном изображении, полученном с телескопа Уэбба и рентгеновского телескопа Чандра, видны молодые звезды, а также сверхгорячие газы и остатки сверхновых.

Туманность Тарантул, местонахождение которой - Большое Магелланово Облако (от нас приблизительно в 170 тысячах световых годах), является одной из самых активных и ярких звездных яслей в нашей галактической окрестности. В центре звездной колыбели формируются новые звезды, в том числе самые массивные из когда-либо существовавших. Масса некоторых из этих молодых гигантов может быть свыше 150 солнечных масс.

Поскольку туманность Тарантул во многом напоминает колыбель звезд, астрономы уже давно изучают ее с помощью различных телескопов. На нее нацеливался космический телескоп Хаббл, а так же рентгеновские телескопы: "Чандра" и ALMA, что в Чили. Телескоп "Джеймса Уэбба" тоже посвятил один из своих первых снимков этой звездной колыбели, сделав его с помощью трех оптических инструментов.

Однако нынешний снимок особенный: в нем объединены два снимка телескопов: "Джеймса Уэбба" и "Чандры". Это позволяет показать на одном изображении рождение массивных молодых звезд и одновременно следы их раннего конца, так как особенно массивные звезды, прежде чем взорваться сверхновой, часто светят всего несколько миллионов лет.

На фото, сделанном в инфракрасном излучении телескопом "Джеймс Уэбб", видны красные, оранжевые, зеленые и беловатые оттенки, исходящие от более холодных газов - они создают сырье для звездообразования. Телескоп запечатлел и ярко сияющие молодые звезды звездной колыбели.

Высокоэнергетическое рентгеновское излучение изображено темно-синим и фиолетовым цветами. Оно создается газами, раскаленными на миллионы градусов, которые были нагреты интенсивным звездным ветром молодых звезд. Пылевые и газовые облака реликтов сверхновых, сформированные ударными волнами звездных взрывов, светятся тоже в рентгеновском диапазоне.

Источник: scinexx.de