Спиральная галактика UGC 9684 — фабрика звёзд

Вроде бы есть такая популярная музыкальная программа. Но сейчас речь идет об огромных воздушных шарах, очень горячих, в которых сосредоточена большая часть материи Вселенной, и в которых материя эволюционирует, приобретая очень широкие вариации, охватывающие почти половину периодической таблицы элементов Менделеева. Мы говорим именно о такой звезде, а не о какой-либо другой, хотя существует сверхнаучная точка зрения, что душа проходит процесс роста в человеческом теле и когда-то была просто атомом, прошла большую часть этого процесса. Духовно развился – через миллионы перевоплощений – чтобы стать звездой...

Но вернемся к астрономии.

В своем предыдущем посте я уже рассказывал об относительно близкой галактике М100, которую сфотографировал астроном-любитель Дрю Эванс, чье прекрасное изображение 2 мая оказалось на сайте Астрономической картинки дня. Титульный лист японских астрономических снимков. Год. Для галактики М100 характерна достаточно высокая скорость звездообразования и большое количество взрывов сверхновых.

Сегодня международное сообщество уже обсуждает еще одну чем-то похожую галактику – UGC 9684, и кое-где в заголовке статьи упоминается эта метафора: «Фабрика звездообразования». Внимание людей привлекает это фото, которое ни в коем случае не является любительским. Эту спиральную галактику сфотографировал космический телескоп Хаббл, она не видна любителям. По крайней мере, любитель не сможет уловить такие мелкие детали.

Усовершенствованное любительское изображение галактики UGC 9684. Его общая яркость соответствует яркости карликовой планеты Плутон.

Прежде всего, что за странное обозначение — UGC 9684?

Любители неба знакомы со звездными каталогами французского ловца комет XVIII века Шарля Мессье. Чарльз проделал выдающуюся работу – он первым собрал на одном столе все предметы непонятной природы, большая часть которых имела разбросанный вид. В него входят туманности, различные типы звездных скоплений, галактики, а все объекты в этом каталоге нумеруются с добавленной к ним латинской буквой «М». Но астрономы не осознавали, что между этими космическими формами существуют огромные различия.

Дело Шарля Мессье продолжил Уильям Гершель, а позже его сын Джон Гершель - эти новые каталоги превосходят работы Мессье по охвату в десятки раз, но их структура. Результат неудобен, и теперь мы просто иногда их вспоминаем, но никогда ими не пользуемся. Джон Дреер исправил эту проблему, переработав «Наследие Гершеля» и добавив тысячи недавно обнаруженных объектов. Так появился Новый общий каталог — NGC, ставший классическим — он до сих пор используется профессионалами и любителями и имеет множество дополнений (IC — Индексный каталог, ориентированный на объекты Южного небесного полушария, исторически менее изученные). Но среди 14 000 объектов по-прежнему нет морфологических различий – туманности, звездные скопления и галактики здесь присутствуют в равной степени. Однако любой астроном XIX века удивился бы, спросив вас: «Что? Что за галактика?!"

Астрономы и создатели каталога диффузных космических объектов (слева направо): Шарль Мессье, Уильям Гершель (отец), Джон Гершель (сын), Джон Дреер

Очевидно, что новые времена требуют создания новых каталогов.

Одним из таких базовых каталогов является UGC, который содержит только галактики и только галактики Северного полушария.

UGC означает Общий каталог Упсалы (Галактики). Он был создан сотрудниками Уппсальской обсерватории (Швеция), но в значительной степени опирался на фотографические комментарии Паломарской обсерватории (США) и «Галактики» швейцарского астронома Фрица Цвики и его каталог звездных скоплений». UGC содержит около 15 000 галактик на северном небе с общей яркостью, превышающей 14,5 звездной величины.

Галактики, которые мы обсуждаем сегодня, как раз приближаются к пределу яркости каталога UGC. Его общая магнитуда составляет 14,4 м – оно расположено на самом краю видимости на обзорной карте Паломара. Такие галактики невозможно красиво сфотографировать любительскими средствами.

Но телескоп имени Хаббла может.

Что он там увидел? Давайте тоже посмотрим.

На первый взгляд это обычная спиральная галактика, расположенная в созвездии Волопаса (около северного полюса Галактики, а это значит, что наш Млечный Путь, если смотреть оттуда, почти плоский). Она очень далека — 250 миллионов световых лет (в пять раз дальше, чем М100 — предыдущая история) и в 100 раз дальше, чем Галактика Андромеды, ближайшая к нам галактика. По размерам галактика UGC 9684 практически идентична М100 и Млечному Пути — это галактики примерно равного веса. К этой же категории можно отнести и Галактику Андромеды (M31.

Но есть и некоторые отличительные особенности. UGC 9684 — галактика с «баром», или перемычкой. У Млечного Пути есть один. М100 и М31 не имеют перемычек. Если вы посмотрите на спиральные рукава UGC 9684, то увидите довольно запутанную структуру в центре галактического диска, не имеющую четкого определения. Но есть и внешние спиральные ответвления – неяркие, но широкие. Кажется, будто яркая и плотная спиральная галактика погружена в более крупную, но более тонкую спиральную галактику — Русскую Матрёшку.

Одна из гипотез состоит в том, что внешняя спиральная ветвь сформировалась намного позже внутренней спиральной ветви и является очень молодой частью галактики UGC 9684. Дело в том, что каждая спиральная галактика имеет четко видимую часть: ядро, балдж (сферическое сжатие, окружающее ядро галактики), спиральные ветви и перемычки (если они есть) между ветвями и ядром. Но есть и невидимая часть Млечного Пути — гигантское сферическое гало — похожее на гигантский пузырь, окружающее весь Млечный Путь и превосходящее его по размерам в несколько раз. На фотографии легко не увидеть гало Млечного Пути.

Обратите внимание: Под светом трёх светил: учёные нашли планету в окружении трёх звёзд.

Но сверхчувствительные фотометры могут обнаружить его присутствие почти во всех спиральных галактиках.

Что содержится в гало?

Первый — водород. Много водорода. Может быть, водорода в гало столько же, сколько в галактическом диске – в спиральных рукавах, ядре и балдже – в виде туманностей и в составе звезд. На самом деле галактическое гало похоже на другую галактику, только ее не видно. В гало также задерживаются редкие звезды. Плотность звездного населения в гало галактики довольно мала, но гало галактики очень велико, и в конце концов было обнаружено, что большая часть (от 10% до 30%) звезд каждой спиральной галактики может располагаться в гало галактики гало галактики. Аура. Существуют также орбиты шаровых звездных скоплений, которых в каждой галактике немного, сотни или тысячи. Многие скопления галактик представляют собой остатки галактических ядер, которые слились и образовали галактики, которые мы наблюдаем сегодня. Вы можете просто посчитать шаровые скопления в галактике и найти примерное количество слияний галактик за ее историю. Но, конечно, полнота гало каждой спиральной галактики сильно различается.

Очевидно, что гало UGC 9684 обладает огромным звездообразующим потенциалом, из которого прямо на глазах рождается вторая спиральная ветвь. Это похоже на то, как мегаполис застраивает вокруг своих колец новые микрорайоны (намек на знаменитые российские города).

Что заставляет число звезд расти так быстро? Именно это пытаются выяснить астрономы, использующие космический телескоп «Хаббл». Кроме того, их смущает то, что только за последние 18 лет эта галактика взорвалась четырьмя сверхновыми — в 2006, 2012, 2017 и 2020 годах. Конечно, сейчас за этой галактикой часто наблюдают со стороны Млечного Пути, чтобы не пропустить еще одну сверхновую, ведь такой пулеметный взрыв сверхновой не может быть случайным. Жаль, что мы не видели этого раньше - без технических средств как мы можем догадаться, в какой из десятков тысяч наблюдаемых галактик происходят интересные вещи... (Хотя выражение "сейчас" здесь не уместно).

Я упоминал, что гало спиральной галактики почти прозрачно и почти не просвечивает – сквозь него мы можем видеть все, что происходит за ним. Но спиральные ветви также действуют как завеса, едва задерживая свет от более далеких галактик. Конечно, они содержат достаточно пыли, но недостаточно, чтобы служить барьером для излучения более далеких галактик. Посмотрите, как отчетливо видны более далекие звездные города сквозь спиральные рукава галактики UGC 9684.

Они сильно различаются по цвету – очевидно, оранжевый. Друзья, это то самое красное смещение, которое указывает на общее расширение Вселенной. Предметы, удаляющиеся от нас, излучают к нам свет в растянутом виде, как гармошка или пружина. Частота этого излучения уменьшается (с соответствующим увеличением длины волны), а значит, само излучение смещается в красную сторону спектра. На таких расстояниях никакой спектрограф не нужен – все очевидно. 100 лет назад Эдвин Хаббл и его современники измерили тонкие изменения в основных линиях поглощения в спектре Млечного Пути и сделали драматические выводы на основе едва заметного эффекта. Но теперь наблюдательная астрономия продвинулась до такой степени, что красное смещение на фотокарточке можно увидеть невооруженным глазом – разве галактики красные? - Значит, быстро удаляется, а значит, далеко от нас.

Также есть способ оценить расстояние до этих оранжево-красных звездных городов. Они примерно в несколько раз дальше и в несколько раз меньше по видимому размеру, чем галактика UGC 9684. Конечно, все галактики разные, и рассуждая таким образом, мы рискуем ошибиться в два-три раза, но не на порядок. Кроме того, размер этой галактики, как и размер Млечного Пути — 100 000 световых лет — вполне типичен для спирального острова. Если галактика значительно меньше, она будет менее заметна — скорее всего, при таком значении красного смещения мы не увидим ее на этой фотографии.

Согласно измерениям красного смещения, галактика UGC 9684 удаляется от нас со скоростью около 5000 километров в секунду. Видимые галактики за ним удаляются с гораздо большей скоростью — в десятки раз.

По оценкам ученых, в видимой нами сейчас галактике UGC 9684 в среднем раз в несколько лет рождается звезда солнечной массы. Это довольно высокая скорость звездообразования для спиральной галактики такого размера. Но для того, чтобы сверхновые, масса которых равна массе нескольких солнц, происходили каждые несколько лет, темпы звездообразования в прошлом должны были быть намного выше. Что произошло там сотни миллионов лет назад? — остается загадкой для астрономов. Одним из наиболее изученных механизмов, активирующих процесс образования новых звезд, является слияние галактик. Но, возможно, в жизни каждой галактики существуют какие-то дополнительные ритмы и циклы, влияющие на рождение и смерть звезд. Это еще предстоит выяснить.