Межгалактический путеводитель

Ученые из Института Радиоастрономии общества Макса Планка в Бонне (MPIfR) и Института Миллиметровой Радиоастрономии в Гренобле (IRAM) составили новую радиокарту Туманности Андромеды - гигантской (и, к тому же, ближайшей к нашему Млечному Пути) спиральной галактики М31.

Карта показывает не только детальное распределение холодного газа в Туманности Андромеды, но и динамику его движения, а также полную картину активного звездообразования в нашей гигантской соседке.

Для составления этой карты потребовалось более чем 800 часов наблюдений на радиотелескопе, а общее количество принятых параметров, измеренных телескопом, составило более 400 миллионов. Поэтому, несмотря на то, что наблюдения завершились еще в 2001 году, их результаты опубликованы только сейчас.

Для проекта астрономы использовали 30-метровый радиотелескопом, принадлежащий IRAM, который расположен на Pico Veleta (2970 метров) около Гранады в Испании.

Формирование звезд происходит в холодных газовых облаках, как правило, состоящих из молекулярного водорода (температура газа около 50К). К сожалению, спектральная линия молекулярного водорода не наблюдается в земных условиях, так как лежит в поглощаемой атмосферой инфракрасной части спектра. Поэтому астрономы наблюдали интенсивные спектральные линии другой молекулы, присутствующей в этих облаках - молекулы угарного газа СО.

Таким способом ученым удалось установить, что звездообразование происходит в относительно тонком кольце, располагающемся в плоскости спиральной галактики на расстоянии от 25 000 до 40 000 световых лет.

В нашем Млечном пути область активного звездообразования находится ближе к центру галактики - от 10 000 до 20 000 световых лет, однако содержит в себе в 10 раз больше «строительного материала», чем в Туманности Андромеды.

Кроме того, благодаря эффекту Доплера, ученые сумели выяснить, что рукава Туманности Андромеды (или по крайней мере, холодный газ в них) вращаются вокруг центра галактики со скоростью приблизительно 200 км/с.

Туманность Андромеды активно изучается как земными, так и космическими телескопами. Например, недавно при помощи телескопа Spitzer астрономы «взвесили» М31. Учёным удалось измерить полную инфракрасную светимость галактики. А так как количество испускаемого звездами ИК-излучения пропорционально их массе, ученым удалось взвесить разом все звезды М31. Оказалось, что их масса равна 110 млрд масс Солнца, что согласуется с вычислениями, сделанными другими методами. Используя данные по распространенности звезд с определенными массами, астрономы смогли также оценить и количество звезд в нашей соседке.

Оказалось, что туманность Андромеды обладает триллионом звезд (для сравнения: в нашей Галактике их около 400 млрд).

Рентгеновский телескоп Chandra тоже обратил внимание на М31. Данные телескопа показывают множество точечных источников рентгеновских лучей, группирующихся вокруг диффузного рентгеновского облака.

Точечные рентгеновские источники ученые увязывают с двойными системами, один из компонентов которых - нейтронная звезда или черная дыра. Нагретый до миллионов градусов, падающий на маленького, но массивного компаньона газ и излучает в рентгеновском диапазоне.

Диффузный рентгеновский источник представляет собой, очевидно, газ, скопившийся в центре галактики и нагретый до миллионов градусов. Как полагают, источником нагрева послужили ударные волны, вызванные в газе взрывами сверхновых.

Галактический зародыш

Расположенный в Чили и принадлежащий Европейской южной обсерватории (ESO) «Очень большой телескоп» (Very Lagre Telescope, VLT) обнаружил очередной блоб (от английского слова blob – капля, сгущение). Этот класс объектов открыт сравнительно недавно, и пока общей и достаточно развитой их теории не существует. Для блобов характерны слабое видимое излучение и большая энергия.

Обнаруженная VLT капля, судя по ее красному смещению 3,2, расположена в 11,6 млрд световых лет от Земли. Это означает, что мы наблюдаем участок Вселенной таким, каким он был всего через 2 млрд лет после Большого взрыва (по существующим представлениям, возраст Вселенной – 13,5 млрд лет).

Блоб удалось обнаружить при помощи установленного на VLT многорежимного инструмента FORS1 и использовании его узкополосного фильтра с пропусканием длины волны 505 нм. При этом объект невидим в широком спектре излучений, от инфракрасного до рентгеновского. Общее время основного и повторных наблюдений составило 14 часов. Объект имеет 200 тыс. световых лет в поперечнике, что вдвое превышает размеры Млечного Пути, а зарегистрированное излучение сравнимо с излучением 2 млрд солнц.

Все попытки объяснить наблюдаемое излучение водорода при помощи традиционных представлений (ядро активной галактики, галактика со звездообразованием) окончились неудачей. Как заявляет руководитель исследования Ким Нилссон (Kim Nilsson) из ESO, судя по всему, наблюдаемое излучение водорода свидетельствует: здесь происходит процесс рождения самой галактики как таковой – первичный водород падает на огромный кластер темной материи.

Открытие, сделанное в Чили, наверняка поможет лучше понять как самые первые моменты существования нашей Вселенной, так и саму природу темной материи.

Проведенное французскими астрономами исследование показало: соотношение между видимым и темным веществом в галактиках за последние 6 млрд лет практически не изменилось. Также стало понятно, что в то далекое время многие галактики все еще приходили в себя после бурного рождения. Для прояснения истории темного вещества ученые изучали крупномасштабное движение звезд и газа в нескольких десятках крупных галактик, расположенных на полпути к границе наблюдаемой Вселенной. Свет от них шел к Земле около 6 млрд лет, поэтому мы наблюдаем их такими, какими они были, когда Вселенная была почти вполовину моложе. Оказалось, что видимого вещества для удержания галактики в связанном виде слишком мало и недостает примерно в 30 раз большего количества – ровно столько же, как у галактик в окрестностях Млечного Пути в настоящий момент.

Однако измерить это отношение удалось только у примерно 60% исследованных звездных систем. Остальные 40% показывали картину вращения настолько далекую от равновесной, что ученые не решились делать какие-либо заключения о количестве в них скрытой массы.