Галактика Сомбреро, возможно, скрывает бурное прошлое

Новые удивительные данные от космического телескопа Хаббла позволяют предположить, что гладкие, оседлые "поля" диска галактики Сомбреро скрывают бурное прошлое.

Резкость и чувствительность Хаббла позволяют выявить десятки тысяч отдельных звезд в обширном, протяженном ореоле Сомбреро – области за пределами центральной части галактики, обычно состоящей из старых звезд. Эти последние наблюдения за Сомбреро переворачивают с ног на голову традиционную теорию, показывая лишь крошечную часть старых, бедных на металлы звезд в ореоле, плюс неожиданное обилие богатых на металлы звезд, которые обычно встречаются только в галактическом диске и центральной выпуклости. Возможным объяснением этого являются большие объединения галактик в прошлом, однако Сомбреро не показывает ни одного из грязных свидетельств недавнего слияния массивных галактик, рассказывают в НАСА.

"Сомбреро всегда была немного странной галактикой. Это делает ее такой интересной", - сказал Пол Гудфруа из Научного института космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд. "Измерение Хабблом металличности (то есть количества тяжелых элементов в звездах) – еще одно свидетельство того, что Сомбреро может многому нас научить о сборке и эволюции галактик".

"Наблюдение Хаббла за ореолом Сомбреро переворачивают с ног на голову наше общепринятое понимание о составе галактики и металличности", - добавил соисследователь Роджер Коэн из STScI.

Давно став любимицей астрономов и наблюдателей за небом-аматоров за свою яркую красоту и интересную структуру, галактика Сомбреро (M104) теперь имеет новую главу в своей странной истории – расширенный ореол звезд, богатых металлами, с едва заметным признаком ожидаемых, бедных на металл звезд, наблюдавшихся в ореолах других галактик. Исследователи, озадаченные данными Хаббла, обратились к сложным компьютерным моделям, чтобы предложить объяснение странной инверсии традиционной галактической теории. Эти результаты говорят о не менее удивительной возможности крупных слияний в прошлом галактики, хотя величественная структура Сомбреро не содержит в себе свидетельств недавних разрушений. Необычные результаты и возможные объяснения были опубликованы в Astrophysical Journal.

Фото: NASA/Digitized Sky Survey/P. Goudfrooij (STScI)/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA). Слева изображена галактика Сомбреро (M104), которая включает в себя часть более тусклого ореола далеко за пределами ее яркого диска и выпуклости. Хаббл сфотографировал два региона ореола (один из которых показан в белом квадрате). Изображения, расположенные справа, показывают уровень детализации сфотографированного Хабблом. Оранжевый квадрат, немного увеличенный вид от Хаббла, содержит множество звезд ореола. Звездная популяция становится плотнее ближе к галактическому диску (синий квадрат снизу).

"Отсутствие звезд, бедных металлами, была большой неожиданностью, - говорит Гудфруа, - и большое количество звезд, богатых на металлы, только добавила загадочности".

В ореоле галактики астрономы ожидают найти предыдущие поколения звезд с менее тяжелыми элементами, называющимися металлами, по сравнению с переполненными звездными городами на главном диске галактики. Элементы создаются в процессе звездного "жизненного цикла", и чем дольше галактика дает звездам пройти этот цикл, тем более богат на элементы газ и тем выше металличность звезд, которые образуются из этого газа. Эти молодые, высоко-металлические звезды, как правило, находятся на главном диске галактики, где звездное население плотнее – или примерно так говорит общепринятое представление.

Осложняет ситуацию наличие многих старых, бедных на металлы сферических скоплений звезд. Ожидается, что эти бедные на металл звезды в конце концов выйдут из своих скоплений и станут частью общего звездного ореола, но в галактике Сомбреро этот процесс, похоже, оказался неэффективным. Команда сравнила свои результаты с недавними компьютерными моделированиями, чтобы увидеть, что может быть причиной таких неожиданных измерений металличности в галактическом ореоле.

Результаты также не оправдали ожиданий, указывая на то, что беззаботная Сомбреро претерпела крупное приращение, или слияние, миллиарды лет назад. В отличие от нашей галактики Млечный Путь, которая, как считается, поглотила много малых галактик-спутников в так называемых "незначительных" приращениях в течение миллиардов лет, крупное приращение – это слияние двух или более подобных массивных галактик, богатых на звезды позднего поколения, имеющих более высокую металличность.

Галактики-спутники содержали только звезды с низкой металличностью, которые в основном состояли из водорода и гелия от Большого взрыва. Более тяжелые элементы должны быть приготовлены внутри звезд с помощью ядерного синтеза и должны быть включены в звезды позднего поколения. Этот процесс был довольно неэффективным для карликовых галактик, таких, которые были вокруг Млечного Пути, и более эффективным для крупных, более развитых галактик.

Результаты для Сомбреро удивляют, поскольку ее гладкий диск не показывает никаких признаков разрушения. Для сравнения, многочисленные взаимодействующие галактики, например, как знаковые галактики Антенны (пара взаимодействующих галактик в созвездии Ворона), которые получили свое название от искаженного вида своих спиральных рукавов через приливные силы их взаимодействия. При слиянии таких же массивных галактик, как правило, они объединяются в большие гладкие эллиптические галактики с протяженными ореолами - процесс, который занимает миллиарды лет. Но Сомбреро никогда полностью не соответствовала традиционному определению ни спиральной, ни эллиптической галактики. Она нечто посередине – гибрид.

Для этого конкретного проекта команда выбрала Сомбреро, главным образом, за ее уникальную морфологию. Они хотели выяснить, как такие "гибридные" галактики могли формироваться и собираться со временем. Дальнейшие исследования распределения металличности ореола будут проводиться с несколькими галактиками на расстояниях, подобных Сомбреро.

Исследовательская группа надеется на обсерватории, которые появляются в будущем, и продолжат исследования неожиданных свойств Сомбреро. Широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST) с полем зрения в 100 раз больше Хаббла сможет фиксировать непрерывное изображение ореола галактики, улавливая при этом большее количество звезд в инфракрасном свете. Космический телескоп Джеймса Вебба также будет ценным своим разрешением, подобному Хабблу, и более глубокой инфракрасной чувствительностью.

Космический телескоп Хаббл - проект международного сотрудничества между NASA и Европейским космическим агентством. Телескопом руководит Центр космических полетов NASA имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции с Хабблом. STScI эксплуатируется для НАСА Ассоциацией университетов по исследованиям в астрономии, в Вашингтоне, округ Колумбия.

Читайте еще интересные новости о космосе.