Вебб зондує галактику з екстремальним спалахом зореутворення

Астрономи скористалися космічним телескопом "Джеймс Вебб" для дослідження галактики Мессьє 82 (M82), яка є відносно компактною за розміром, але в ній спостерігається шалена активність зореутворення — вона обростає новими зорями у 10 разів швидше, ніж наш Чумацький Шлях.

Про це розповідають в НАСА, передають OstanniPodii.com.

Команда під керівництвом Альберта Болатто з Університету Мериленду в Коледж-Парку спрямувала інструмент NIRCam ("Камера ближнього інфрачервоного діапазону") Вебба на центр галактики зі спалахом зореутворення, аби ближче познайомитися з фізичними умовами, які сприяють утворенню нових зір.

Досліджувана галактика знаходиться на відстані 12 мільйонів світлових років від нас у сузір′ї Великої Ведмедиці.

"M82 протягом багатьох років була об′єктом різноманітних спостережень, тому її можна вважати прототипом галактики зі спалахом зореутворення", - говорить Болатто, провідний автор дослідження. "Космічні телескопи НАСА Спітцер і Габбл вже спостерігали за цим об′єктом. Завдяки розміру та роздільній здатності Вебба ми можемо подивитися на цю зореутворювальну галактику та бачити всі ці прекрасні, нові деталі".

Жвава спільнота зір

Процес зореутворення продовжує зберігати відчуття таємничості, оскільки він оповитий завісами пилу й газу, які створюють перешкоди для спостереження за цим процесом. На щастя, здатність "Вебба" бачити в інфрачервоному діапазоні допомагає орієнтуватися в цих туманних умовах. Крім того, ці зображення NIRCam самого центру спалаху зореутворення були отримані з використанням режиму приладу, який запобігав тому, щоб дуже яскраве джерело переповнювало детектор.

Хоча темно-коричневі вусики важкого пилу пронизують сяйнисте біле ядро M82 навіть у цьому інфрачервоному зображенні, камера NIRCam "Вебба" розкрила рівень деталізації, який раніше був невиразним. Якщо придивитися ближче до центру, маленькі цятки, зображені зеленим кольором, позначають концентровані ділянки заліза, більшість з яких є залишками наднових. Невеликі плями червоного кольору позначають області, де молекулярний водень підсвічується випромінюванням поруч розташованих молодих зір.

"Це зображення показує силу Вебба", - каже Ребекка Леві, другий автор дослідження з Аризонського університету в Тусоні. "Кожна біла точка на цьому зображенні — це або зоря, або зоряне скупчення. Ми можемо почати розрізняти всі ці крихітні точкові джерела, що дозволить нам отримати точну кількість всіх зоряних скупчень у цій галактиці".

Пошук структури у жвавих умовах

Дивлячись на M82 у дещо довших інфрачервоних хвилях, можна помітити грудкуваті вусики, зображені червоним кольором, що простягаються над і під площиною галактики. Ці газові стримери — це галактичний вітер, що виривається з ядра спалаху зореутворення.

Зліва — галактика зі спалахом зореутворення M82, яку спостерігав космічний телескоп "Габбл" у 2006 році. Невелика рамка в ядрі галактики відповідає області, зафіксованій інструментом NIRCam (Камера ближнього інфрачервоного діапазону) на космічному телескопі "Джеймс Вебб". Червоні нитки, які бачить "Вебб", — це емісія поліциклічних ароматичних вуглеводнів, за якою простежується форма галактичного вітру. На зображенні "Габбла" світло з довжиною хвилі 0,814 мкм забарвлене у червоний колір, 0,658 мкм — у червоно-оранжевий, 0,555 мкм — у зелений і 0,435 мкм — у синій (фільтри F814W, F658N, F555W і F435W, відповідно). На зображенні "Вебба" світло з довжиною хвилі 3,35 мкм забарвлене в червоний колір, 2,50 мкм — у зелений, а 1,64 мкм — у синій (фільтри F335M, F250M і F164N відповідно). Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Bolatto (University of Maryland)

Однією з головних цілей дослідницької групи було зрозуміти, як цей галактичний вітер, спричинений великою швидкістю зореутворення та подальшими вибухами наднових, запускається та впливає на навколишнє середовище. Вивчивши центральну частину M82, вчені змогли дослідити, звідки бере початок вітер, і отримати уявлення про те, як гарячі та холодні компоненти взаємодіють всередині вітру.

Інструмент NIRCam "Вебба" добре підходив для відстеження структури галактичного вітру через емісію сажових хімічних молекул, відомих як поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ). ПАВ можна розглядати як дуже маленькі пилинки, які виживають при низьких температурах, але руйнуються у гарячих умовах.

На превеликий подив команди, погляд "Вебба" на емісію ПАВ висвітлює тонку структуру галактичного вітру — аспект, який раніше був невідомим. Зображена у вигляді червоних ниток, емісія поширюється від центральної області, де знаходиться серце зореутворення. Ще однією несподіваністю стала схожість структур викиду ПАВ і гарячого іонізованого газу.

"Було несподівано побачити, що емісія ПАВ нагадує іонізований газ", - каже Болатто. "Вважається, що ПАВ не живуть дуже довго під впливом такого сильного радіаційного поля, тому, можливо, вони постійно поповнюються. Це кидає виклик нашим теоріям і показує, що потрібні подальші дослідження".

Освітлюючи подальший шлях

Спостереження "Вебба" за M82 у ближньому інфрачервоному світлі підштовхують до подальших запитань про зореутворення, на деякі з яких команда сподівається відповісти за допомогою додаткових даних, зібраних за допомогою "Вебба", включно з даними з іншої галактики зі спалахом зореутворення. Дві інші статті цієї команди, що характеризують зоряні скупчення та кореляції між компонентами вітру в M82, майже завершені.

Найближчим часом команда матиме готові для аналізу спектроскопічні спостереження "Вебба" за M82, а також додаткові великомасштабні зображення галактики та вітру. Спектральні дані допоможуть астрономам визначити точний вік зоряних скупчень і дадуть уявлення про те, як довго триває кожна фаза формування зір у середовищі галактики зі спалахом зореутворення. У ширшому масштабі, вивчення активності в таких галактиках, як M82, може поглибити розуміння астрономами раннього Всесвіту.

"Спостереження Вебба за M82, ближчим до нас об′єктом, є нагадуванням про те, що телескоп чудово вивчає галактики на всіх відстанях", - сказав Болатто. "На додаток до спостереження молодих галактик з високим червоним зміщенням, ми можемо дивитися на об′єкти ближче до нас, щоб отримати уявлення про процеси, які тут відбуваються, — події, які також відбувалися у ранньому Всесвіті".

Ці результати були прийняті до публікації в The Astrophysical Journal і доступні на сервері препринтів arXiv.