Космический телескоп Хаббл

Хаббл обнаружил в гало Андромеды, ближайшей крупной галактики-соседки, как молодые, так и старые звезды. Изображение разрешает более 300 000 звезд возрастом от 6 до 13 миллиардов лет. Факт: гало Андромеды содержит треть звезд, сформированных 6–8 миллиардов лет назад, в отличие от 11–13 миллиардов в гало Млечного Пути. Диапазон возрастов значительно шире, чем в гало нашей галактики, где преобладают древние звезды. Наличие молодых звезд в Андромеде объясняется более бурной историей слияний с меньшими галактиками. Факт: такие слияния обогатили гало металлами до [Fe/H]=-0,5, рассеяв 10^9 звезд в сферу радиусом 100 кпк. Факт: Андромеда поглотила 100–200 карликовых галактик за 12 миллиардов лет, формируя гигантский поток и толстый диск по иерархической модели.

Коллекция изображений обсерватории Чандра (NASA) празднует зиму в северном полушарии, сочетая рентгеновские данные с наблюдениями Джеймс Уэбб, Хаббл и других телескопов. Это четыре композитных изображения, каждое из которых объединяет рентгеновское излучение с инфракрасным и оптическим. Факт: рентген фиксирует плазму температурой 10^7 K от ударных волн сверхновых, невидимых в видимом свете. В верхнем левом углу — NGC 6334, где пылевые и газовые карманы напоминают осенние листья, развеянные ветром молодых звезд. Скопление содержит сотни протозвезд массой до 20 солнечных. Факт: скорость ветров здесь достигает 1000 км/с, формируя пузыри радиусом 1 световой год. Другие изображения включают R Aquarii — симбиотическую систему с двойной звездой, где рентгеновские джеты формируют "пушистые рукава". Факт: такие системы пульсируют с периодом 387 дней, выбрасывая материал на 10^15 см ежегодно.

NGC 4535 прозвана Потерянной Галактикой из-за слабой видимости в малых телескопах. С помощью Хаббла ее сверкающие спиральные рукава полностью раскрыты. Факт: поверхностная яркость 23m/кв. угл. сек. делает ее невидимой для любителей без 20-дюймовых инструментов. Галактика расположена в 50 миллионах световых лет в созвездии Девы. Новое изображение Хаббла показывает кластеры молодых звезд, усеивающие рукава ярко-голубым. Факт: эти кластеры массой 10^3–10^4 солнечных имеют возраст 5–10 миллионов лет, ионизируя HII-регионы розовым свечением. Факт: бар в центре NGC 4535 питает звездообразование скоростью 5 M☉/год, формируя спиральные рукава по резонансной теории плотностных волн.

Хаббл наблюдал 20 ноября пару взаимодействующих галактик Arp 148, расположенных в 500 миллионах световых лет в созвездии Большой Медведицы. Факт: столкновение создало кольцевую галактику и удлиненного компаньона с хвостом длиной 50 кпк из-за ударной волны, сжавшей газ к центру. Изображение показывает вытянутую туманную галактику, сталкивающуюся с кольцевой; обе ярко сияют на фоне черного космоса с далекими галактиками. Это известна как объект Мэйалла, где меньшая галактика пронзила большую, вызвав кольцевую волну. Факт: инфракрасные данные выявляют пылевую полосу, поглощающую 90% света в оптике, с повышенным звездообразованием в кольце. Факт: такие кольцевые структуры эволюционируют за 100 миллионов лет, сливаясь в эллиптическую галактику по моделям галактических взаимодействий.

Звезды высокой металличности, подобные тем, что видны в NGC 6496, обогащены элементами тяжелее водорода и гелия. Факт: такие звезды содержат до 3% массы в виде металлов, сформированных в сверхновых предыдущих поколений, по шкале [Fe/H]=+0,2. Скопление также содержит долгопериодические переменные — гигантские пульсирующие звезды, чья яркость меняется за 1000 дней и более. NGC 6496 расположено в 35 000 световых лет от Земли. Факт: пульсации вызваны конвективными ячейками в атмосфере, достигающими амплитуды Δm=3m в инфракрасном диапазоне. Описание изображения: яркие белые звезды плотно сосредоточены к центру на фоне черного космоса. Факт: шаровые скопления вроде NGC 6496 имеют возраст 12 миллиардов лет, сохраняя 10^5 звезд главной последовательности в радиусе 10 парсек.

Хаббл и Джеймс Уэбб наблюдают Красную Паутинную Туманность — впечатляющий объект умирающей звезды, сбрасывающей внешние слои. В видимом свете Хаббл раскрывает характерную структуру туманности с вздымающимися облаками газа. Переход к ближнему инфракрасному изображению Уэбба показывает дополнительные звезды, скрытые за газом и пылью. Факт: центральная белая карлик нагревается до 160 000 K, ионизируя биполярные доли длиной 3 световых года. За 20+ лет между наблюдениями Хаббла и новыми данными Уэбба туманность расширилась, демонстрируя динамику. Факт: волны в "ногах" паука возникают от ударных волн скорости 300 км/с, формируя S-образные структуры из ионизированного железа.

Первое огненное изображение снято инструментами MIRI и NIRCam на телескопе Джеймс Уэбб (NASA/ESA/CSA), показывая спиральную галактику NGC 2283. Телескоп наблюдал галактику 17 минут, собрав данные из шести снимков с различными ближне- и среднеинфракрасными фильтрами. Факт: такие фильтры проникают через пыль на оптическую глубину τ=2, раскрывая скрытые кластеры массой 10^4 солнечных. Фильтры фиксируют излучение звезд NGC 2283 и свет от облаков водорода, нагретых молодыми звездами. Это выявляет регионы HII с температурой 8000 K и эмиссионными линиями Paα на 1,875 мкм. Факт: спиральные рукава галактики вращаются с угловой скоростью 30 км/с/кпк, формируя плотные спиральные волны по теории линдбладовых резонансов.

Деталь комплекса звездообразования N159 расположена в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии около 160 000 световых лет. Факт: это ближайшая к Млечному Пути внешняя галактика, содержащая 10 миллиардов звезд с металлистичностью 0,25 солнечной. Густые водородные облака формируют гребни, пузыри и нити, где зарождаются юные звезды, заставляя окружающий водород светиться глубоким красным. Факт: ионизация HII-регионов происходит при температуре 10 000 K, создавая линию Hα с интенсивностью 10^47 фотонов/с. Самые яркие области указывают на горячие массивные молодые звезды, перестраивающие среду. Их звездные ветры и энергичное излучение вырезают структуры в газе — проявление обратной связи от звезд. Факт: такие O-звезды массой 20–100 M☉ живут 3–5 миллионов лет, обогащая газ тяжелыми элементами до 20% солнечного состава.

Планетарные туманности вроде NGC 5189 не связаны с планетами — это финальная краткая стадия эволюции звезды типа Солнца. Истощая топливо в ядре, звезда выбрасывает внешние оболочки, которые нагреваются и светятся. Факт: такие туманности расширяются со скоростью 20–50 км/с, рассеивая 0,2–0,6 солнечной массы элементов тяжелее гелия за 10 000 лет. Название дано астрономами ранних телескопов, когда туманности напоминали газовые гиганты вроде Юпитера. NGC 5189 имеет сложную структуру с двойной оболочкой и полярными струями от центральной звезды массой 0,6 M☉. Факт: температура центральной звезды достигает 100 000 K, ионизируя газ и создавая эмиссионные линии OIII на 500 нм.

В созвездии Тукун находится Малое Магелланово Облако — карликовая галактика, близкая к Млечному Пути. Первое изображение от NIRCam на телескопе Джеймс Уэбб (NASA/ESA/CSA) показывает пыльный и динамичный регион звездообразования NGC 346 внутри него. Факт: Малое Магелланово Облако имеет массу 7 миллиардов солнечных, вращаясь вокруг Млечного Пути с периодом 2 миллиарда лет по гравитационным моделям. NGC 346 представляет собой кластер молодых звезд в газовом облаке диаметром 200 световых лет, где формируются O-типа звезды массой до 50 M☉. Пылевые столбы высотой 10 световых лет ионизированы ультрафиолетовым излучением. Факт: скорость звездообразования здесь — 10^3 M☉ за миллион лет, что в 100 раз выше средней по галактике-спутнику.

Диск IRAS 23077+6707 простирается почти на 640 миллиардов километров — это в 40 раз превышает диаметр Солнечной системы. Космический телескоп Хаббл (NASA/ESA) показал его необычно хаотичным, с яркими нитями вещества, уходящими далеко за пределы диска. Факт: такие протопланетные диски формируют планеты за 10 миллионов лет, аккрецируя газ с скоростью 10^-8 M☉/год по моделям вискозного транспорта. Хаос вызван гравитационными возмущениями от молодой звезды центрального объекта, выбрасывающими пылевые струи на 100 а.е. Факт: размер диска соответствует стадии T Tauri, где турбулентность достигает Маха 3, формируя кольца и зазоры по данным ALMA. Факт: IRAS 23077+6707 находится в 500 световых годах, демонстрируя эволюцию от газового гиганта к системе с землеподобными планетами.

Картинка недели ESA/Hubble показывает пару галактик Arp 4, кажущихся близкими компаньонами на долгой дистанции. Маленькая яркая спиральная галактика кружит у края значительно большей, с темным и возмущенным обликом. Однако вид обманчив. Факт: оптическое наложение по линии зрения встречается в 2–5% пар галактик, не взаимодействующих физически. Большая голубая галактика MCG-02-05-050 расположена в 65 миллионах световых лет от Земли. Ее яркий меньший спутник MCG-02-05-050a находится в 675 миллионах световых лет — более чем в 10 раз дальше. Факт: разница в красном смещении Δz=0,05 соответствует скорости разделения 15 000 км/с по закону Хаббла.

Это изображение развито на основе оригинального поля Хаббла Ultra Deep Field с добавлением данных наблюдений августа–сентября 2012 года. Впервые выявлена популяция далеких галактик с красным смещением 9–12, включая наиболее удаленные на тот момент. Факт: redshift z=12 соответствует возрасту Вселенной 400 миллионов лет, когда свет прошел 13,1 миллиарда лет по модели ΛCDM. Данные расширили глубину до 30m в видимом и инфракрасном диапазонах, обнаружив 5000+ галактик ярче 29m. Это подтвердило раннее звездообразование на уровне 0,2 M☉/Mpc³. Факт: ультраглубокие поля фиксируют 10^5 галактик на 2,6 угловых минуты, охватывая 0,00024% неба.

Пара сливающихся галактик II ZW 96 изображена телескопом Джеймс Уэбб (NASA/ESA/CSA) на фоне множества задних галактик. Слияние нарушило форму обеих галактик, соединив их ядра яркими нитями областей звездообразования, а спиральные рукава одной из них перекручены. Факт: такие слияния увеличивают скорость звездообразования в 10–50 раз за счет сжатия газа по гидродинамическим моделям. Ядра галактик связаны свечением молодых звезд в приливных мостах, где плотность газа возрастает до 10^4 см^-3. Перекрученные рукава выбрасывают пылевые хвосты длиной до 20 кпк. Факт: процесс слияния длится 500 миллионов лет, приводя к формированию эллиптической галактики с центральной черной дырой массой 10^9 солнечных.

Спиральная галактика NGC 4388 расположена на расстоянии около 60 миллионов световых лет в скоплении Девы. С Земли она видна под экстремальным углом, почти краем, что открывает уникальный вид на ее структуру. Факт: наклон в 82 градуса позволяет спектроскопам фиксировать доплеровское расщепление линий, достигающее 2000 км/с в газовых дисках. Это раскрывает светящееся газовое облако, вырывающееся из диска галактики. Причина — горячие газовые нити в межгалактической среде скопления Девы, уносящие газ из диска NGC 4388 и формирующие след за галактикой. Факт: температура такой среды достигает 10^7 K, испаряя 10% массы газа за гигагод по моделям внутрископленной среды.

Arp 116 состоит из гигантской эллиптической галактики Мессье 60 и значительно меньшей спиральной галактики NGC 4647. Астрономы давно пытаются установить, взаимодействуют ли они на самом деле. Факт: Мессье 60 содержит сверхмассивную черную дыру массой 4,5 миллиарда солнечных, что в 1000 раз превышает Sagittarius A* в центре Млечного Пути. С Земли галактики кажутся перекрывающимися, но отсутствуют признаки нового звездообразования — ключевого индикатора взаимодействия. Гравитационные приливы обычно сжимают газ, вызывая вспышки ярких молодых звезд. Факт: расстояние до М60 — 55 миллионов световых лет, до NGC 4647 — 63 миллиона, что дает разницу в скорости по красному смещению Δz=0,002. Недавние детальные снимки указывают на начало приливного воздействия между межзвездными средами галактик. Факт: эллиптическая М60 в 10 раз массивнее спиральной соседки, что предопределяет ее поглощение меньшей за миллиарды лет по моделям галактического каннибализма.

Гидра — крупнейшее из 88 созвездий, признанных Международным астрономическим союзом. В ней расположена пара взаимодействующих галактик Arp 142, сфотографированная телескопом Джеймс Уэбб (NASA/ESA/CSA). Они известны как Пингвин и Яйцо. Факт: Гидра простирается на 1303 квадратных градуса, охватывая 3% небесной сферы по каталогу IAU. Arp 142 состоит из спиральной галактики NGC 2936 (Пингвин) и эллиптической NGC 2937 (Яйцо), разделенных 100 000 световыми лет. Их гравитационное взаимодействие искажает форму, выбрасывая газ и пыль в приливные хвосты. Факт: расстояние до системы — 326 миллионов световых лет, что делает ее в 130 раз дальше Андромеды по шкале красного смещения z=0,024.

Картинка недели ESA/Hubble представляет карликовую галактику Маркаряна 178 (Mrk 178). Большая часть Mrk 178 окрашена в синий цвет благодаря обилию молодых горячих звезд с минимальной пылевой завесой. Однако красноватые оттенки исходят от массивных звезд, сосредоточенных в яркой области у края галактики. Факт: синие звезды класса O и B имеют температуру до 50 000 K, излучая 10^6 раз больше энергии, чем Солнце, по диаграмме Герцшпрунга-Рессела. Mrk 178 содержит множество звезд Вольфа-Рэе, массивных объектов, сбрасывающих оболочки мощными ветрами перед коллапсом в черные дыры или нейтронные звезды. Яркие эмиссионные линии от их ветров запечатлены в спектре галактики. Факт: эти звезды теряют массу со скоростью 10^-5 M☉/год, обогащая среду гелием и азотом по моделям эволюции массивных звезд.

Космический телескоп Хаббл (NASA/ESA) повторно наблюдал межзвездную комету 3I/ATLAS 30 ноября с помощью инструмента Wide Field Camera 3. В тот момент комета находилась на расстоянии около 286 миллионов километров от Земли. Факт: такие наблюдения фиксируют пылевую кому диаметром до 50 000 км, выбрасывая 60 кг крупных частиц в секунду по оценкам динамики излучения. Хаббл отслеживал движение кометы по небу, из-за чего фоновые звезды выглядят как полосы света. Это позволяет измерить траекторию с точностью до 0,01 угловой секунды. Факт: комета активна с 6,4 а.е. от Солнца, что указывает на сублимацию летучих льдов, не только водяного, по данным спектроскопии TESS.

Эта пара перекрывающихся галактик называется NGC 3314. Они кажутся находящимися в процессе столкновения, но на самом деле разделены десятками миллионов световых лет. Факт: оптическая иллюзия возникает из-за выравнивания по линии зрения, что встречается в 1–5% случаев спиральных галактик по данным каталогов Хаббла. Главным признаком взаимодействия галактик служит их форма: огромные гравитационные силы искажают структуру задолго до физического контакта. В случае NGC 3314 деформация видна в передней галактике, но вызвана, вероятно, столкновением с другой близкой галактикой. Факт: такие взаимодействия формируют приливные хвосты длиной до 100 кпк, ускоряя звездообразование в 10 раз по моделям N-тел динамики. Факт: NGC 3314A (передняя) имеет спиральную структуру с яркими рукавами, а NGC 3314B (задняя) — более диффузную, что подтверждает их разделенность спектроскопией красного смещения.