Уэбб зондирует галактику с экстремальной вспышкой звездообразования

Астрономы воспользовались космическим телескопом "Джеймс Уэбб" для исследования галактики Мессье 82 (M82), которая является относительно компактной по размеру, но в ней наблюдается безумная активность звездообразования — она обрастает новыми звездами в 10 раз быстрее, чем наш Млечный Путь.

Об этом рассказывают в НАСА, передают OstanniPodii.com.

Команда под руководством Альберта Болатто из Университета Мэриленда в Колледж-Парке направила инструмент NIRCam ("Камера ближнего инфракрасного диапазона") Уэбба на центр галактики со вспышкой звездообразования, чтобы ближе познакомиться с физическими условиями, которые способствуют образованию новых звезд.

Исследуемая галактика находится на расстоянии 12 миллионов световых лет от нас в созвездии Большой Медведицы.

"M82 в течение многих лет была объектом разнообразных наблюдений, поэтому ее можно считать прототипом галактики со вспышкой звездообразования", - говорит Болатто, ведущий автор исследования. "Космические телескопы НАСА Спитцер и Хаббл уже наблюдали за этим объектом. Благодаря размеру и разрешению Уэбба мы можем посмотреть на эту звездообразующую галактику и видеть все эти прекрасные, новые детали".

Оживленное сообщество звезд

Процесс звездообразования продолжает сохранять ощущение таинственности, поскольку он окутан завесами пыли и газа, которые создают препятствия для наблюдения за этим процессом. К счастью, способность "Уэбба" видеть в инфракрасном диапазоне помогает ориентироваться в этих туманных условиях. Кроме того, эти изображения NIRCam самого центра вспышки звездообразования были получены с использованием режима прибора, который предотвращал то, чтобы очень яркий источник переполнял детектор.

Хотя темно-коричневые усики тяжелой пыли пронизывают сияющее белое ядро M82 даже в этом инфракрасном изображении, камера NIRCam "Уэбба" раскрыла уровень детализации, который ранее был неразличим. Если присмотреться ближе к центру, маленькие пятнышки, изображенные зеленым цветом, обозначают концентрированные участки железа, большинство из которых являются остатками сверхновых. Небольшие пятна красного цвета обозначают области, где молекулярный водород подсвечивается излучением рядом расположенных молодых звезд.

"Это изображение показывает силу Уэбба", - говорит Ребекка Леви, второй автор исследования из Аризонского университета в Тусоне. "Каждая белая точка на этом изображении — это либо звезда, либо звездное скопление. Мы можем начать различать все эти крошечные точечные источники, что позволит нам получить точное количество всех звездных скоплений в этой галактике".

Поиск структуры в оживленных условиях

Глядя на M82 в несколько более длинных инфракрасных волнах, можно заметить комковатые усики, изображенные красным цветом, простирающиеся над и под плоскостью галактики. Эти газовые стримеры — это галактический ветер, вырывающийся из ядра вспышки звездообразования.

Слева — галактика со вспышкой звездообразования M82, которую наблюдал космический телескоп "Хаббл" в 2006 году. Небольшая рамка в ядре галактики соответствует области, зафиксированной инструментом NIRCam (Камера ближнего инфракрасного диапазона) на космическом телескопе "Джеймс Уэбб". Красные нити, которые видит "Уэбб", — это эмиссия полициклических ароматических углеводородов, по которой прослеживается форма галактического ветра. На изображении "Хаббла" свет с длиной волны 0,814 мкм окрашен в красный цвет, 0,658 мкм — в красно-оранжевый, 0,555 мкм — в зеленый и 0,435 мкм — в синий (фильтры F814W, F658N, F555W и F435W, соответственно). На изображении "Вебба" свет с длиной волны 3,35 мкм окрашен в красный цвет, 2,50 мкм — в зеленый, а 1,64 мкм — в синий (фильтры F335M, F250M и F164N соответственно). Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Bolatto (University of Maryland)

Одной из главных целей исследовательской группы было понять, как этот галактический ветер, вызванный большой скоростью звездообразования и последующими взрывами сверхновых, запускается и влияет на окружающую среду. Изучив центральную часть M82, ученые смогли исследовать, откуда берет начало ветер, и получить представление о том, как горячие и холодные компоненты взаимодействуют внутри ветра.

Инструмент NIRCam "Уэбба" хорошо подходил для отслеживания структуры галактического ветра через эмиссию сажевых химических молекул, известных как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). ПАУ можно рассматривать как очень маленькие пылинки, которые выживают при низких температурах, но разрушаются в горячих условиях.

К большому удивлению команды, взгляд "Уэбба" на эмиссию ПАУ освещает тонкую структуру галактического ветра — аспект, который ранее был неизвестен. Изображенная в виде красных нитей, эмиссия распространяется от центральной области, где находится сердце звездообразования. Еще одной неожиданностью стало сходство структур выброса ПАУ и горячего ионизированного газа.

"Было неожиданно увидеть, что эмиссия ПАУ напоминает ионизированный газ", - говорит Болатто. "Считается, что ПАУ не живут очень долго под воздействием такого сильного радиационного поля, поэтому, возможно, они постоянно пополняются. Это бросает вызов нашим теориям и показывает, что нужны дальнейшие исследования".

Освещая дальнейший путь

Наблюдения "Уэбба" за M82 в ближнем инфракрасном свете подталкивают к дальнейшим вопросам о звездообразовании, на некоторые из которых команда надеется ответить с помощью дополнительных данных, собранных с помощью "Уэбба", включая данные из другой галактики со вспышкой звездообразования. Две другие статьи этой команды, характеризующие звездные скопления и корреляции между компонентами ветра в M82, почти завершены.

В ближайшее время команда будет иметь готовые для анализа спектроскопические наблюдения "Уэбба" за M82, а также дополнительные крупномасштабные изображения галактики и ветра. Спектральные данные помогут астрономам определить точный возраст звездных скоплений и дадут представление о том, как долго длится каждая фаза формирования звезд в среде галактики со вспышкой звездообразования. В более широком масштабе, изучение активности в таких галактиках, как M82, может углубить понимание астрономами ранней Вселенной.

"Наблюдения Уэбба за M82, более близким к нам объектом, является напоминанием о том, что телескоп прекрасно изучает галактики на всех расстояниях", - сказал Болатто. "В дополнение к наблюдению молодых галактик с высоким красным смещением, мы можем смотреть на объекты ближе к нам, чтобы получить представление о процессах, которые здесь происходят, — события, которые также происходили в ранней Вселенной".

Эти результаты были приняты к публикации в The Astrophysical Journal и доступны на сервере препринтов arXiv.