Спостереження на Дуже великому телескопі (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) дозволили виявити процес формування зір всередині потужних викидів речовини з надмасивних чорних дір в ядрах галактик. Це перші підтверджені спостереження утворення зір в таких екстремальних умовах. Відкриття має суттєво змінити наші уявлення про властивості й еволюцію галактик. Результати дослідження оприлюднив журнал Nature.
Група європейських астрономів під керівництвом фахівців з Великобританії скористалася приймачами MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) і X-shooter на VLT в обсерваторії ESO на горі Паранал в Чилі для дослідження двох галактик, що зіштовхуються. Об’єкт спостережень, який позначено абревіатурою IRASF23128-5919, лежить на відстані 600 мільйонів світлових років від Землі. Науковці спостерігали колосальні виверження речовини з околиць надмасивної чорної діри в ядрі галактик, яка в цій парі міститься південніше, і вперше виявили прямий доказ народження зір усередині цієї речовини [1].
Уявлення художника про утворення зір у потужних викидах речовини з надмасивної чорної діри в ядрі галактики. Спостереження, виконані на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії, — перші підтверджені дані про утворення зір в таких екстремальних умовах. Відкриття помітно змінить наші уявлення про властивості і еволюцію галактик. Фото з сайту ESO.
Виверження зумовлені виділенням величезної кількості енергії в активних турбулентних центральних районах галактик. У ядрах більшості галактик містяться надмасивні чорні діри; у процесі поглинання навколишньої речовини вони розігрівають і викидають якусь її частину назовні у вигляді потужних і щільних потоків газового «вітру» [2].
«Астрономи давно припускали, що умови всередині таких потоків можуть виявитися придатними для утворення зір, але ніхто цього досі не спостерігав — це вкрай складне спостережне завдання», — коментує отриманий результат керівник групи Роберто Майоліно (Roberto Maiolino) з Кембриджського університету. «Наші спостереження цікаві саме тим, що вони однозначно доводять: всередині потоків речовини з чорних дір справді формуються зорі.»
Науковці об’єдналися з метою прямого дослідження зір і газу всередині викидів. Для цього вони використали приймачі MUSE і X-shooter— спектроскопічні інструменти світового рівня на телескопі VLT, що дало змогу виконати надзвичайно докладне дослідження випромінювання цих ділянок і визначити його джерело.
Відомо, що випромінювання молодої зорі змушує навколишній газ світитися особливим чином. Винятково висока чутливість приймача X-shooter дозволила групі відкинути інші можливі причини такого світіння — наприклад, ударні хвилі в газі або активність галактичного ядра.
Група виконала безсумнівну пряму реєстрацію новонародженого зоряного населення всередині викиду [3]. Вік цих зір становить, як оцінюють науковці, не більше кількох десятків мільйонів років. Попередній аналіз показує, що вони гарячіші й яскравіші, ніж зорі, які утворюються в не таких екстремальних середовищах, наприклад, в галактичних дисках.
Крім того, астрономи дослідили рух виявлених зір. Випромінювання більшості з них показує, що вони з дуже високими швидкостями рухаються в напрямках від центра галактики.Це типово для об’єктів, що перебувають в потужному потоці речовини, яка витікає з ядра.
Співавтор роботи Елен Расселл (Helen Russell) з Інституту астрономії в Кембриджі (Великобританія) додає: «Зорі, які формуються в потоках вітру поблизу галактичного центра, можуть сповільнювати рух і навіть змінити його в напрямку на центр, але зорі, які утворюються у викиді, зазнають меншого гальмування і навіть можуть назавжди залишити свою галактику.»
Відкриття обіцяє цікаві наслідки для розвитку деяких галузей астрофізики, наприклад, для вирішення питання про те, як галактики набувають певної форми [4]; як відбувається збагачення міжгалактичного простору важкими елементами [5] і де, навіть, може виникати поки не пояснене космічне інфрачервоне фонове випромінювання [6].
Майоліно дивиться в майбутнє з оптимізмом: «Якщо, як передбачають деякі теорії, в більшості викидів з ядер галактик справді відбувається зореутворення, то ми отримаємо абсолютно новий сценарій галактичної еволюції.»
Примітки
[1] Темп зореутворення у викидах дуже великий: за оцінкою астрономів щороку формується приблизно 30 сонячних мас, що становить понад чверть загального зореутворення у всій системі галактик, які зіштовхуються.
[2] Викиди газу з центральних районів призводять до того, що запаси газу в галактиці зменшуються, і це, можливо, є причиною припинення зореутворення в галактиках зі зростанням їхнього віку. Хоча, мабуть, енергію викидам дають масивні центральні чорні діри.Також можливо, що зоряний вітер породжують Наднові, які спалахують в ділянці довкола галактичних ядер, де відбувається спалах зореутворення.
[3] Доказами цього послужило визначення характерних ознак молодого зоряного населення і розподілу швидкостей, що відповідає моделі формування зір у потоці речовини, яка рухається з великою швидкістю.
[4] Спіральні галактики мають виразну дискову структуру з опуклим потовщенням — балджем в центральній частині. У них також є гало — протяжна дифузна сферична хмара, яка оточує диск. Еліптичні галактики складаються переважно зі сфероїдальних компонент. Зорі, викинуті з диска з великою швидкістю, можуть породжувати такі структурні особливості.
[5] Питання про те, як відбувається збагачення простору між галактиками (міжгалактичного середовища) важкими елементами, залишається досі відкритим. Відкриття зір, які народжуються з викидів, може його прояснити. Якщо вони залишають свою галактику і потім вибухають як наднові, то важкі елементи з їх надр потраплять в міжгалактичне середовище.
[6] Космічне фонове інфрачервоне випромінювання, схоже з відомим мікрохвильовим «реліктовим» фоном, — це слабке світіння в ближній інфрачервоній ділянці спектра, що приходить з усіх напрямків на небі. Його походження досі не пояснене. Існування популяції зір, які народилися всередині витікань з ядер галактик і викинутих цими потоками в міжгалактичний простір, могло б допомогти розгадати цю загадку.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Георгій Ковальчук
