Какая крупная галактика ближайшая к нашему Млечному пути? Андромеда. Считается, что наша галактика очень похожа на нее. Вместе они доминируют в местной группе галактик. Рассеянный свет от Андромеды вызван сотнями миллиардов звезд, из которых она состоит. Несколько отдельных звезд, окружающих Андромеду, на самом деле являются звездами в нашей галактике. Она настолько далека, что свету требуется около 2 млн лет, чтобы добраться до нас оттуда. И, тем не менее, через 4 млрд лет наши галактики столкнутся в большой космической катастрофе. Однако новое открытие ученых показало, что ореол Андромеды уже натыкается на ореол нашей галактики. Объясняем, почему важно изучить этот ореол, что «Хабблу» удалось найти в этом гало, что известно о нашем «космическом соседе» и как найти Андромеду на небе.
Что известно о галактике Андромеды?
Галактика Андромеды, также известная как M31, представляет собой величественную спираль, состоящую примерно из 1 трлн звезд и сопоставимую по размеру с нашим Млечным путем. На расстоянии 2,5 млн световых лет она настолько близко к нам, что галактика выглядит как светящееся пятно в форме сигары высоко в осеннем небе. Если бы его газовый ореол можно было увидеть невооруженным глазом, он был бы примерно в три раза шире Большой Медведицы. Это было бы самой большой особенностью ночного неба. Андромеду часто называют галактикой или туманностью M31, поскольку это 31-й объект в списке рассеянных небесных объектов Мессье.
Что выяснили ученые?
В знаменательном исследовании ученые с помощью космического телескопа «Хаббл» нанесли на карту огромную газовую оболочку — ореол — которая окружает галактику Андромеды. Ученые были удивлены, обнаружив, что это тонкое, почти невидимое гало диффузной плазмы простирается на 1,3 млн световых лет от галактики — примерно на полпути к нашему Млечному пути — и на 2 млн световых лет в некоторых направлениях. Это означает, что ореол Андромеды уже натыкается на ореол нашей галактики.
Они также обнаружили, что гало имеет слоистую структуру с двумя основными вложенными и отдельными оболочками газа. Это наиболее полное исследование гало, окружающего галактику. Чем ближе наблюдаемый ореол Андромеды, тем лучше мы можем понять его структуру.
Авторы и права: НАСА, ЕКА, Дж. ДеПаскуэль и Э. Уитли (STScI) и З. Левай (фоновое изображение)
«Понимание огромных газовых ореолов, окружающих галактики, чрезвычайно важно, — объяснила соисследователь Саманта Берек из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. — Этот резервуар газа содержит топливо для будущего звездообразования в галактике, а также остатки в результате таких событий, как сверхновые. Он полон ключей к разгадке прошлой и будущей эволюции галактики, и мы наконец-то можем изучить ее во всех деталях на нашем ближайшем галактическом соседе».
«Мы обнаружили, что внутренняя оболочка, простирающаяся примерно на полмиллиона световых лет, намного более сложна и динамична, — объяснил руководитель исследования Николас Ленер из Университета Нотр-Дам в Индиане. — Внешняя оболочка более гладкая и горячая. Эта разница, вероятно, является результатом воздействия активности сверхновой в диске галактики, более непосредственно влияющей на внутреннее гало».
Признаком этой деятельности является открытие командой большого количества тяжелых элементов в газовом ореоле Андромеды. Более тяжелые элементы готовятся в недрах звезд, а затем выбрасываются в космос — иногда яростно, когда звезда умирает. Затем гало загрязняется этим материалом от звездных взрывов.
Проект AMIGA и поиск квазаров
В рамках программы под названием Project AMIGA (Карта поглощения ионизированного газа в Андромеде) в исследовании изучался свет 43 квазаров — очень далеких, блестящих ядер активных галактик, питаемых черными дырами, — расположенных далеко за пределами Андромеды. Квазары — одни из самых ярких космических объектов во Вселенной, представляющие собой собой ядра галактик, находящихся далеко за пределами Андромеды. Разбросанные позади гало квазары «подсвечивают» его, что и позволяет ученым детально исследовать эти области.
Глядя через гало на свет квазаров, команда наблюдала, как этот свет поглощается гало Андромеды и как это поглощение изменяется в разных регионах. Огромный ореол Андромеды сделан из очень разреженного и ионизированного газа, который не испускает легко обнаруживаемое излучение. Следовательно, отслеживание поглощения света от фонового источника — лучший способ исследовать этот материал.
Источники: НАСА, ЕКА и Э. Уитли (STScI)
Исследователи использовали уникальную возможность спектрографа космического происхождения Хаббла (COS) для изучения ультрафиолетового света от квазаров. Ультрафиолетовый свет поглощается атмосферой Земли, что делает невозможным наблюдение с помощью наземных телескопов. Команда использовала COS для обнаружения ионизированного газа из углерода, кремния и кислорода. Атом становится ионизированным, когда радиация лишает его одного или нескольких электронов.
Как раньше изучалось гало Андромеды и почему это так сложно?
Ранее ореол Андромеды уже исследовался командой Ленера. В 2015 году они обнаружили, что ореол Андромеды большой и массивный. Но ученым было мало намека на его сложность; теперь он нанесен на карту более подробно, что привело к более точному определению его размера и массы.
Раньше было очень мало информации — всего шесть квазаров — в пределах 1 млн световых лет от галактики. Теперь у ученых больше информации о внутренней области ореола Андромеды.
Поскольку мы живем внутри Млечного пути, ученым нелегко интерпретировать сигнатуру гало нашей собственной галактики. Однако они считают, что ореолы Андромеды и Млечного пути должны быть очень похожи, поскольку эти две галактики также очень похожи. Две галактики находятся на пути столкновения и сольются, образуя гигантскую эллиптическую галактику примерно через 4 млрд лет.
Ученые исследовали газовые гало более далеких галактик, но эти галактики намного меньше на небе, а это означает, что количество достаточно ярких фоновых квазаров, чтобы исследовать их гало, обычно составляет только один на галактику. Поэтому пространственная информация по существу теряется. Из-за близости к Земле газовый ореол Андромеды вырисовывается в небе, что позволяет собирать гораздо более обширные образцы.
Почему изучение Андромеды так важно?
Эксперимент по поиску и изучению квазаров за Андромедой действительно уникальный, потому что только с этой галактикой у нас есть информация о ее ореоле не только по одной или двум линиям обзора, но и по более чем 40. Это новаторский подход к изображению всей сложности гало галактики за пределами Млечного пути.
Фактически Андромеда — единственная галактика во Вселенной, для которой этот эксперимент может быть проведен сейчас и только с «Хабблом». Только с помощью чувствительного к ультрафиолету космического телескопа будущего ученые смогут регулярно проводить эксперименты такого типа за пределами примерно 30 галактик, входящих в Местную группу.
«Таким образом, Project AMIGA также дал нам возможность заглянуть в будущее», — заключил Ленер.
Как наблюдать Андромеду и как ее изучают сейчас?
M31 находится в созвездии Андромеды и лучше всего наблюдается в ноябре. Галактика имеет видимую звездную величину 3,1, поэтому ее можно увидеть невооруженным глазом даже в областях с умеренным световым загрязнением. Поскольку это очень легко наблюдаемая деталь в ночном небе, невозможно сказать, кто открыл галактику Андромеды. Тем не менее, в «Книге неподвижных звезд» 964 года персидского астронома Абд ар-Рахмана ас-Суфи содержится первое известное сообщение об этом объекте.
Эта звездная карта для M31 представляет собой вид из средних северных широт для данного месяца и времени.
А это изображение нашего ближайшего крупного соседа по галактике, M31, составлено из 7 398 снимков, полученных с помощью 411 отдельных наведений телескопа, и является самой большой мозаикой «Хаббла» на сегодняшний день. 1,5 млрд пикселей на мозаике показывают более 100 млн звезд и тысячи звездных скоплений, встроенных в часть блинного диска M31, также известного как галактика Андромеды. Хотя галактика находится на расстоянии более 2 млн световых лет от нас, «Хаббл» достаточно мощный, чтобы разделить отдельные звезды на этом участке диска длиной 61 000 световых лет. Это как фотографировать пляж и разбирать отдельные песчинки.
«Хаббл» отслеживает плотно упакованные звезды, отходящие от внутреннего центра галактики (слева). Выйдя из этой центральной галактической выпуклости, панорама простирается через полосы звезд и пыли к более разреженному внешнему диску. Более холодные желтоватые звезды доминируют в центре галактики, в нижнем левом углу. Синяя кольцевая деталь, тянущаяся от верхнего левого угла до нижнего правого, представляет собой спиральный рукав с многочисленными скоплениями молодых голубых звезд и областей звездообразования. Темные силуэты прослеживают сложные структуры пыли.
Это изображение, полученное телескопом Хаббл, охватывает 7 900 световых лет и показывает густонаселенную центральную область M31. Яркая область справа от центра — это группа звезд, расположенных вокруг черной дыры галактики. Синие точки, разбросанные по всему изображению, — это ультрасиние звезды, которые преждевременно сбросили свои внешние слои материала, обнажив свои чрезвычайно горячие ядра.
Читать также
Посмотрите, как может выглядеть Proxima b. Это планета ближайшей к нам звезды
Создано устройство, за секунды самостоятельно заполняющее документы в МФЦ
Симптомы коронавируса у детей. На что стоит обратить внимание?