Группа астрономов создала самую полную 3D-карту так называемого Местного пузыря — области пространства вместе с Солнечной системой, которая образовалась после взрыва сверхновой 14 млн лет назад. В общих чертах границы Местного пузыря были известны учёным. Новое исследование с помощью рентгеновского телескопа eROSITA позволило обнаружить неизвестный ранее элемент пузыря — что-то типа межзвёздного тоннеля или отростка в сторону созвездия Центавра.

Источник изображений: Michael Yeung/MPE

Интересно, что идея о соединении всех подобных пузырей, остающихся после взрывов сверхновых, своеобразными межзвёздными тоннелями была выдвинута учёными NASA ровно 50 лет назад. Сделанное с помощью нового инструмента открытие может стать первым шагом для сбора доказательств в пользу этой гипотезы.

Телескоп eROSITA стал первым рентгеновским инструментом, который наблюдал за Вселенной, находясь далеко за пределами Земли. Вокруг нашей планеты существует большое гало водорода, известное как геокорона. Геокорона распространяется более чем на 600 тыс. км от поверхности Земли. Солнечный ветер взаимодействует с атомами водорода в геокороне, возбуждая в ней рассеянное рентгеновское излучение подобно тому, которое испускают атомы газа в Местном пузыре. Телескоп eROSITA расположен в точке Лагранжа L2 на удалении 1,5 млн км от Земли и не страдает от помех в геокороне.

Для составления пространственной карты Местного пузыря небо было разделено на 2000 участков, каждый из которых рассматривался рентгеновским телескопом отдельно. Местный пузырь, оставшийся от взрыва сверхновой сравнительно недалеко от Солнца (так вышло случайно), разметал вещество в виде классической биполярной туманности. Внутри пузыря атомов существенно меньше, чем в остальном межзвёздном пространстве, и все они разогреты до миллионов кельвинов. К счастью для нас, атомы настолько разрежены в пространстве, что они не нагревают окружающую материю, но при этом легко детектируются соответствующими инструментами.

Градиент температур в Местном пузыре, измеренный eROSITA

Благодаря обзору eROSITA, Местный пузырь получил наиболее точное описание, включая определение градиента температуры. Впечатляющим открытием стало обнаружение «отчётливого рельефа» — ранее неизвестного тоннеля с разреженным газом в сторону созвездия Центавра. В том направлении находится несколько объектов — два молекулярных облака, туманность Гама, ещё один соседний пузырь, что-то ещё, но к какому конкретно объекту уходит тоннель, остаётся непонятным. Так или иначе, исследователи получили ценные данные, благодаря которым удаётся восстановить историю нашей галактики. А кто знает историю, тот не потеряется в будущем.

Интерактивную карту Местного пузыря и его ближайших окрестностей можно найти по ссылке. Жаль, что телескоп eROSITA переведён в режим сна 26 февраля 2022 года по требованию немецкой стороны. Он должен был работать 7 лет, а провёл за наблюдениями неполных 2 года.

За более чем 7 лет работы наземной обсерватории HAWC для слежения за космическими лучами учёные обнаружили 98 мощнейших гамма-лучей за всю историю наблюдения за нашей галактикой. Частицы предположительно пришли от одного источника, происхождение которого остаётся неизвестным. В месте ожидаемого рождения частиц с рекордно высокой энергией нет видимых источников, способных придать частицам зарегистрированное ускорение.

Центр Млечного Пути в инфракрасном и радиодиапазоне. Источник изображения: Judy Schmidt/Flickr, CC BY 2.0

В 2015 году в Мексике вступил в строй весь массив детекторов обсерватории HAWC (High Altitude Water Cherenkov experiment или, по-русски, Высокогорный эксперимент по поиску эффекта Черенкова). Это массив из трёх сотен чанов с почти двумя сотнями тонн воды с высочайшей степенью очистки. Почти сто лет назад — в 1934 году — советские физики Павел Черенков и Сергей Вавилов открыли эффект слабого свечения в жидкости при взаимодействии с гамма-излучением. Гамма-лучи выбивали электроны и разгоняли их до скоростей, превышающих скорость света в воде, что вызывало свечение.

Детекторы HAWC используют этот принцип для регистрации космических лучей на Земле. Сами гамма-частицы не долетают до поверхности планеты. Детекторы регистрируют продукты их распада (взаимодействия) с частицами атмосферы. По следам разлёта можно вычислить энергию исходных гамма-частиц и примерную область неба, откуда они прилетели.

Часто высокоэнергетические частицы связывают с понятием природного ускорителя — певатрона. Это сочетание понятий петаэлектронвольт и ускорение. Это тот уровень энергий, выше которого регистрируемые частицы могут иметь внегалактическое происхождение (они способны преодолевать галактические магнитные поля и покидать галактику). В то же время в нашей галактике есть источники частиц с энергией, близкой к ПэВ, а значит, и наши родные певатроны. Например, таковым считается Крабовидная туманность — останки взорвавшейся тысячу лет назад сверхновой.

В общем случае певатроном — сверхускорителем частиц — могут быть нейтронные звёзды, чёрные дыры, вспышки сверхновых и другие объекты и явления с мощными магнитными полями. Сложность их обнаружения заключается в том, что магнитные поля искривляют траектории частиц. Но это также служит источником данных о мощных физических явлениях во Вселенной, чего невозможно достичь в лабораторных условиях на Земле.

Неизвестный источник мощнейших гамма-лучей в центре нашей галактики получил название HAWC J1746-2856. Все 98 случаев регистрации его излучений превысили энергию 100 ТэВ. «Эти результаты позволяют заглянуть в центр Млечного Пути с энергией на порядок выше, чем когда-либо наблюдалось ранее», — поясняют физики.

Учёные Южной европейской обсерватории представили самую подробную из когда-либо созданных инфракрасных карт нашей галактики Млечный Путь. Карта содержит примерно в 10 раз больше объектов, чем ранее. Новый атлас будет десятилетиями служить учёным источником бесценных данных о нашем ближнем звёздном окружении, что приведёт к множеству удивительных открытий.

Примеры изображения из нового атласа. Источник изображения: ESO

Работа по картированию объектов Млечного Пути велась в два этапа с 2010 года по первую половину 2023 года. Международная команда учёных под руководством сотрудников Южной Европейской обсерватории использовала для наблюдений телескоп VISTA в Чили, в пустыне Атакама. Данные собирались в инфракрасном диапазоне с помощью камеры VIRCAM, что позволяло видеть сквозь пыль и газ, обнаруживать относительно холодные объекты — бурые карлики и блуждающие планеты, а также новорождённые звёзды в коконах из газопылевых облаков.

Собранные учёными изображения охватывают область неба, эквивалентную 8600 полным лунам. Объём собранных данных превысил 500 Тбайт, что стало самым крупным наблюдательным проектом, когда-либо осуществлённым с помощью телескопа ESO. Учёные сделали более 200 тысяч снимков Млечного Пути, на которых запечатлено более 1,5 миллиарда объектов.

«Мы сделали так много открытий, что навсегда изменили представление о нашей галактике», — сообщил Данте Миннити (Dante Minniti), астрофизик из Университета Андреса Белло в Чили, который руководил проектом.

Проделанная работа тем более ценна, что наблюдения в течение 420 ночей, включая повторные съёмки одних и тех же участков, позволили проследить за движением звёзд в пространстве и, таким образом, создать частично трёхмерную карту звёзд в нашей галактике. Учёные также смогли обнаружить больше переменных звёзд, которые являются своеобразной шкалой времени во Вселенной, позволяя точно определять расстояния до объектов. Наконец, инфракрасный диапазон помог заглянуть вглубь Вселенной, в ту область, которую закрывает яркая и насыщенная объектами и пылью центральная часть Млечного Пути.

Подготовка проекта уже привела к появлению 300 научных работ. Использование материалов нового атласа обещает ещё больше исследований и открытий, которые будут удивлять нас в ближайшие годы и в будущем. Самое приятное, что картирование Млечного Пути продолжится на новом уровне. Телескопы ESO вскоре получат новые и ещё более чувствительные приборы для ещё более детального изучения нашего ближайшего звёздного окружения.

Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (James Webb) провёл детальное исследование окраин нашей галактики. Впервые были получены детальные снимки звёздных скоплений в молекулярных облаках Дигеля 1 и 2, демонстрирующие очень молодые звёзды нулевого класса, находящиеся на самой ранней стадии эволюции, молекулярные потоки и джеты, а также характерные структуры туманностей.

Источник изображений: M. Ressler (JPL) / NASA, ESA, CSA, STScI

Исследуемая область галактики расположена на расстоянии более 58 000 световых лет от галактического центра, что более чем в два раза превышает расстояние от Земли (26 000 световых лет) до центра Млечного Пути. Для наблюдений использовались два ключевых инструмента телескопа: камера ближнего (NIRCam) и среднего инфракрасного диапазона (MIRI), обеспечившие беспрецедентную детализацию изображений.

Хотя облака Дигеля находятся в пределах нашей галактики, они относительно бедны элементами тяжелее водорода и гелия, что делает их похожими на карликовые галактики и наш собственный Млечный Путь в начале формирования. Поэтому команда учёных воспользовалась возможностью использовать телескоп, чтобы запечатлеть активность, происходящую в четырёх скоплениях молодых звёзд в облаках Дигеля 1 и 2: 1A, 1B, 2N и 2S.

Наиболее информативные результаты были получены при наблюдении за облаком Дигеля 2S, где телескоп зафиксировал активный кластер молодых звёзд, испускающих протяжённые джеты вдоль своих полюсов. Если раньше учёные предполагали, что внутри облака может существовать субкластер, то возможности телескопа позволили это подтвердить. Майк Ресслер (Mike Ressler), учёный из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA и второй автор исследования, отметил: «Что меня восхитило и поразило в данных „Уэбба“, так это то, что из этого звёздного скопления во все стороны вылетает множество джетов. Это немного похоже на фейерверк, где вы видите, как всё стреляет то в одну, то в другую сторону».

На снимке видно плотное скопление фоновых галактик и красные туманные структуры в этой области. Цвета на изображении соответствуют различным фильтрам камер MIRI и NIRCam

«В прошлом мы знали об этих регионах звёздообразования, но не могли изучить их свойства. Данные „Уэбба“ основываются на том, что мы тщательно собирали в течение многих лет в ходе других наблюдений. С помощью „Уэбба“ мы можем получить очень мощные и впечатляющие изображения этих облаков. В случае с облаком Дигеля 2 я не ожидала увидеть столь активное звёздообразование и впечатляющие джеты», — заявила Нацуко Изуми (Natsuko Izumi) из Университета Гифу и Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ).

Учёные намерены продолжить изучение процессов звёздообразования в этих регионах. Изуми подчеркнула важность объединения данных с различных обсерваторий и телескопов для детального анализа каждого этапа эволюционного процесса. Среди приоритетных направлений учёная отметила изучение околозвёздных дисков в крайних внешних областях галактики и нерешённый вопрос о причинах более короткого времени жизни этих структур по сравнению с аналогичными объектами в ближних звёздообразующих регионах. Особый интерес у неё вызывает кинематика джетов, обнаруженных в облаке Дигеля 2S.

Снимки «Уэбба» охватывают крайние внешние области галактики и облака Дигеля и являются лишь отправной точкой для команды учёных. Они намерены вновь осмотреть этот форпост Млечного Пути, чтобы найти ответы на целый ряд загадок.

В рамках программы NASA «Миры на заднем дворе: 9-я планета» трое астрономов-любителей обнаружили небесное тело, спешно покидающее нашу галактику. Подключение профессионалов позволило уточнить, что это, скорее всего, коричневый карлик, летящий с невероятной скоростью около 1,6 млн км/час. Это позволит ему преодолеть гравитацию галактики и унестись прочь из Млечного Пути, став первым такого рода объектом в истории наблюдений.

Художественное представление пары из сверхновой и коричневого карлика. Источник изображения: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko

Существует два наиболее вероятных сценария, почему объект CWISE J1249 — сверхлёгкая звезда или недоразвитая звезда в лице коричневого карлика — смог разогнаться до сверхгалактической скорости. По одному предположению, он мог быть в паре с белым карликом, который стал сверхновой и энергией своего взрыва придал партнёру по системе дополнительное ускорение. Другое предположение заключается в том, что объект CWISE J1249 родом из плотного шарового скопления, где ему довелось пролететь в зоне гравитации одной или двух чёрных дыр. Учёные пока не готовы вынести окончательное утверждение о том, как объект CWISE J1249 дошёл до такой жизни, но они обещают продолжить наблюдение.

В проекте Backyard Worlds: Planet 9 любителями обнаружено свыше 4000 коричневых карликов — тусклых объектов, так и не ставших полноценными звёздами. Их масс не хватило для запуска полноценных поддерживающих себя термоядерных реакций. Они темны и относительно холодны, поэтому лучше всего обнаруживаются в инфракрасном диапазоне. Согласно предложению NASA, любители просеивают собранные миссией NASA WISE данные в поисках как коричневых карликов, так и мифической девятой планеты в нашей системе, а также других интересных объектов.

Открытие сверхбыстрого объекта стало тем событием, которое случается один раз на миллион — неожиданным и захватывающим. Трое гражданских учёных, независимо друг от друга открывших это объект в данных WISE, стали соавторами посвящённой открытию научной работы.

Добавим, инфракрасный телескоп NASA WISE был навсегда отключён 8 августа 2024 года. Ближе к концу этого года или в начале следующего он войдёт в плотные слои атмосферы Земли и сгорит, но собранные им данные будут и дальше приносить научные открытия, что станет своеобразным памятником этой научной миссии.

Всего в 0,1 световом годе от центра Млечного Пути может находиться чёрная дыра промежуточной массы — существование таких объектов пока не доказано, а кандидатов можно пересчитать по пальцам одной руки. Между чёрными дырами звёздной массы и сверхбольшими существует пропасть, что делает необъяснимым обычную эволюцию чёрных дыр. Как и другие объекты во Вселенной, чёрные дыры должны питаться и расти постепенно, а не перескакивать из одного состояния в другое.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Примерно четверть века назад в центре нашей галактики было открыто компактное звёздное скопление IRS 13. Оно с самого начала ставило учёных в тупик, а по мере совершенствования инструментов наблюдения становилось всё загадочнее и загадочнее. Сначала учёные думали, что это сверхмассивная звезда. Затем IRS 13 переквалифицировали в двойную звёздную систему. Потом сочли, что это так называемая звезда Вольфа–Райе. Новая работа астрономов из Кёльнского университета показала, что IRS 13 может быть небольшим звёздным скоплением с компактным источником массы внутри.

Но во всём этом есть одна изюминка. Скопление IRS 13 расположено рядом с чёрной дырой Стрелец A* (Sgr A*) массой 4,3 млн солнечных масс, расположенной в центре Млечного Пути. Чёрная дыра Стрелец A* должна была повлиять на траекторию звёзд в скоплении IRS 13 и разорвать его. Однако этого не происходит, что заставило учёных заподозрить о существовании некоего «цементирующего» центра у скопления.

Анализ движения звёзд в IRS 13 и моделирование показали, что в середине скопления может находиться компактный невидимый объект массой 30 тыс. солнечных. Поскольку в промежутке масс от 100 до 100 тыс. солнечных масс нет достаточно надёжно подтверждённых чёрных дыр, уверенное открытие объекта массой 30 тыс. солнечных масс обещает стать значимым событием в астрономии. Это может быть первая подтверждённая чёрная дыра промежуточной массы, которая гарантировано не могла появиться после взрыва сверхновой или от слияния двух ядер звёзд. Она должна была питаться и эволюционировать обычным образом, чтобы вырасти до измеряемой массы.

Учёные попытались больше узнать о таинственном объекте в центре IRS 13 и обнаружили в месте предполагаемого размещения чёрной дыры рентгеновское излучение и облако ионизированного газа, вращающегося со скоростью 130 км/с, что стало ещё одним подтверждением обнаружения именно чёрной дыры. Поскольку одна работа не может служить надёжным доказательством удивительного открытия, наблюдения за объектом IRS 13 будут продолжены. Если там действительно окажется чёрная дыра, то она также будет считаться кандидатом для поглощения чёрной дырой Стрелец A*, а это ещё один шажок в сторону обычной эволюции чёрных дыр: они действительно питаются и растут.

Два астрофизика из Института астрономии им. Макса Планка в Германии доказали, что центр нашей галактики Млечный Путь омывается двумя отдельными звёздными потоками из крайне старых звёзд, которые они назвали Шива и Шакти. Возраст этих звёзд составляет 12–13 млрд лет, что означает, что они ровесники нашей галактики и это делает их ценной и буквально археологической находкой.

Визуализация звёздных потоков Шива и Шакти вокруг центра Млечного Пути. Источник изображения: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan

Заявленное в журнале The Astrophysical Journal открытие древних звёздных образований вокруг центра Млечного Пути, каждое из которых обладает массой около 10 млн солнечных, помог сделать европейский астрометрический спутник «Гайя» (Gaia). «Гайя» изучает такие характеристики звёзд в нашей галактике и недалеко от неё, как скорость и вектор движения, удалённость, а также металличность. Тем самым спутник помогает создавать трёхмерную карту Млечного Пути и оценивать примерный возраст звёзд (чем больше в спектре звёзд атомов веществ тяжелее гелия, тем они старше).

Изучая наборы данных «Гайи» астрофизик Кхьяти Малхан (Khyati Malhan) и астроном Ганс Вальтер-Рикс (Hans Walter-Rix) обнаружили две независимые, но расположенные рядом популяции звёзд возрастом около 13 млрд лет. Они, как и другие звёзды в галактике, вращаются вместе со всеми остальными объектами вокруг центра Млечного Пути, но ведут себя как несколько обособленные структуры. Фактически это два звёздных потока из древних звёзд. Тот, что ближе к центру галактики учёные назвали Шивой, а чуть более отдалённый — Шакти.

«Что действительно удивительно, так это то, что мы вообще можем обнаружить эти древние структуры, — сказал Малхан. — С момента рождения этих звёзд Млечный Путь изменился настолько значительно, что мы не могли рассчитывать так чётко распознать их как группу, но беспрецедентные данные, которые мы получаем от Gaia, сделали это возможным».

Считается, что галактика Млечный Путь начала формироваться 13 млрд лет назад. Звёзды потоков Шива и Шакти, похоже, послужили первыми группами, которые инициировали запуск процессов образования рукавов галактики. Тогда это были «небольшие усики», как выразились учёные, однако время и вещество развило их в полноценные спиральные рукава длиной в 100 тыс. световых лет.

По образованиям таких звёздных групп, как Шива и Шакти учёные могут восстановить историю эволюции Млечного Пути. Звёздные потоки можно проследить до бывших звёздных скоплений, которые внесли свой вклад в формирование нашей галактики, увидеть какие звёзды Млечный Путь приобрёл при поглощении карликовых галактик и узнать многое из прошлого нашей галактики. Это ценно не только для изучения нашего звёздного дома, но также для понимания ранней истории Вселенной, что делает открытие вдвойне ценным.

Центр нашей галактики интересен не только сверхмассивной чёрной дырой Стрелец А*. Там есть области обильного образования звёзд. Астрономы получили снимок одной из таких областей — Стрельца С. Несмотря на всё своё великолепие, этот снимок не отображает всей полноты находящихся там звёзд. Пыль и газ застилают обзор и скрывают множество новорожденных. Об их появлении говорят только спектры. Но это служит и подсказкой для поиска других похожих очагов.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: ESO

Снимок области Стрелец С на удалении 300 световых лет от центра Млечного Пути получен на Очень большом телескопе (VLT) Европейской Южной обсерватории (ESO) в пустыне Атакама в Чили. Заглянуть чуть глубже сквозь пыль и газ помог инфракрасный прибор HAWK-I, установленный на телескопе. Без него изучаемая область показала бы ещё меньше звёзд, чем мы видим на снимке выше.

В скоплении Стрелец С сотни тысяч звёзд, большинство из которых есть на снимке. «Центр Млечного Пути — самая плодовитая область звездообразования во всей галактике, — заявили представители ESO в заявлении. — Однако астрономы обнаружили здесь лишь часть молодых звёзд, которые они ожидали [увидеть]».

«Есть "ископаемые" свидетельства того, что в недавнем прошлом родилось гораздо больше звёзд, чем те, которые мы видим на самом деле, — поясняют учёные. — Это потому, что смотреть в сторону центра галактики — непростая задача».

Тем не менее, инфракрасный прибор на телескопе позволил заглянуть сквозь эти облака и увидеть плотно упакованную звездную популяцию Стрельца С. Приборы также позволили выявить химический состав межзвёздного газа, что дало основание ожидать в этой области появления множества новых звёзд. Это наблюдение поможет астрономам определить новые регионы, в которых можно искать другие затемнённые молодые звезды и скопления. Млечный Путь — это наш звёздный дом и о нём лучше знать больше, чем меньше.

Около 50 лет назад стало понятно, что галактики заполнены неким невидимым веществом, которое как бы цементирует всё, что мы в них наблюдаем. Это вещество стали называть тёмным, поскольку оно не видимо в электромагнитных диапазонах и воздействует на окружение только гравитацией. Благодаря обилию тёмного вещества в галактиках орбитальные скорости вращения звёзд не уменьшаются по мере удаления от их центров. Но с Млечным Путём оказалось всё не так просто.

Вид на нашу галактику с Земли приборами «Гайи» и не только. Источник изображения: ESA/Gaia/DPAC

Учёные из Массачусетского технологического института провели собственный анализ распределения скорости звёзд в нашей галактике в зависимости от их удалённости от центра Млечного Пути. Используя данные европейского астрометрического спутника «Гайя» (Gaia) и данные исследования неба с помощью наземного телескопа SDSS Обсерватории Апач-Пойнт на спектроскопическом оборудовании Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment (APOGEE) учёные выяснили, что внутренняя часть нашей галактики может оказаться подозрительно лёгкой.

Данные по более чем 33 тыс. звёзд по всему диску галактики показали, что по мере удаления от центра Млечного Пути радиальная скорость звёзд заметно снижается, тогда как классическая кривая вращения галактик представляет собой практически горизонтальную линию по мере удаления от центра. Нам оказалось легко измерить кривые вращения далёких и близких галактик, тогда как со своей собственной мы едва научились разбираться и то, не до конца.

«Что нас действительно удивило, так это то, что эта кривая оставалась плоской до определенного расстояния, а затем она начала снижаться, — рассказали авторы исследования. — Это означает, что внешние звёзды вращаются немного медленнее, чем ожидалось, что является очень удивительным результатом».

«Этот результат противоречит другим измерениям, — продолжают исследователи. — Реальное понимание этого результата будет иметь глубокие последствия. Это может привести к обнаружению большего количества скрытых масс сразу за краем галактического диска или к пересмотру состояния равновесия нашей галактики».

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) прислал впечатляющее своей красотой изображение области из центра нашей галактики Млечный Путь — приборы аппарата запечатлели область звездообразования Стрелец C.

Источник изображений: webbtelescope.org

Эта область находится примерно в 300 световых годах от сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в центре нашей галактики и более чем в 25 тыс. световых лет от Земли. В этом регионе находятся более чем 500 тыс. звёзд и несколько скоплений протозвёзд, которые всё ещё формируются и набирают массу. Центр галактики — «самая экстремальная среда» в ней, пояснил профессор Университета Вирджинии Джонатан Тан (Jonathan Tan); до настоящего момента у астрономов не было изображений этой области с такой детализацией и в таком разрешении.

В центре этой области находится массивная протозвезда массой в 30 солнечных — она блокирует свет позади себя, из-за чего её окрестности кажутся менее «населёнными». Камера NIRCam зафиксировала также крупномасштабный выброс ионизированного водорода — это голубая область в нижней части снимка. Вероятно, такой эффект возник из-за того, что молодые и массивные звезды испускают фотоны с высокой энергией, но размеры данной области оказались неожиданностью для учёных.

Глава исследовательской группы Сэмюэл Кроу (Samuel Crowe) пояснил, что изучение этого и будущих изображений поможет учёным понять природу массивных звёзд, и это сродни «изучению происхождения большей части Вселенной».

В ядре нашей галактики находится сверхмассивная чёрная дыра, которая ведёт себя относительно тихо. Но учёные Страсбургского университета (Франция) доложили об обнаружении следов вспышки в рентгеновском диапазоне, которую крупнейшая чёрная дыра Млечного Пути произвела двести лет назад.

Источник изображений: astro.unistra.fr

В центре Млечного Пути, как и большинства других галактик, находится сверхмассивная чёрная дыра. Она называется Стрелец A*, её масса примерно в 4 млн раз превосходит солнечную, и она действительно ведёт себя относительно тихо по сравнению со своими сверстниками в других галактиках. Так было не всегда: есть подтверждения, что 6 млн и 3,5 млн лет назад Стрелец A* производила колоссальные вспышки излучения, сопровождаемые выбросами материи и ударными волнами, которые до сих пор можно засечь при наблюдении в некоторых диапазонах.

Несколько космических рентгеновских телескопов, включая IXPE, Chandra и XMM-Newton помогли обнаружить в окрестностях Стрельца A* гигантские молекулярные облака с неожиданно ярким свечением в рентгеновском диапазоне. При помощи IXPE была произведена оценка поляризации излучения, которая помогла выявить источник феномена — угол поляризации указал на Стрелец A*, а её степень продемонстрировала, какое расстояние преодолели эти облака с тех пор, как чёрная дыра их выбросила. Это, в свою очередь, помогло учёным понять, когда произошла вспышка — немногим менее двухсот лет назад.

Учёным удалось оценить и яркость вспышки: как выяснилось, в течение некоторого времени сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного Пути сияла в рентгеновском диапазоне примерно в миллион раз ярче обычного. Так ярко светят ядра сейфертовских галактик — примерно как все звезды Млечного Пути вместе взятые. К сожалению, у астрономов XIX века не было возможностей зафиксировать это событие: рентгеновское излучение открыли лишь в конце века.

Знания об истории активности Стрельца A* помогут предсказывать будущее сверхмассивной чёрной дыры. В последние годы она испускает вспышки в рентгеновском и ближнем инфракрасном диапазонах — они могут быть предвестником нового периода повышенной активности Стрельца A*, но могут оказаться и следами попадания в неё неких заблудших объектов.

Три года назад в центре нашей галактики астрономы обнаружили четыре необычных объекта, которые выглядели как гигантские облака газа и пыли, но вели себя как звёзды. Первые два объекта с такими же свойствами были открыты там же около 20 лет назад. Вместе их стали называть «объектами G». Многолетний сбор данных позволил сделать обоснованное предположение о природе загадочных образований.

Объекты G в представлении художника. Источник изображения: Jack Ciurlo/UCLA

В журнале Nature вышла статья, в которой астрономы объяснили вероятную природу объектов G. Первые два из них были открыты в начале нулевых годов и получили названия G1 и G2. Объекты G3, G4, G5 и G6 были обнаружены в 2020 году. Все они «обитают» в центре нашей галактики Млечный Путь и вращаются вокруг сверхмассивной звезды Стрелец А* (Sgr A*). Впрочем, орбиты первых двух объектов сильно отличаются от орбит четырёх других — они ближе к круговым, тогда как остальные объекты движутся по сильно вытянутым орбитам с периодом до 1600 лет, а минимальный орбитальный период объектов G при этом составляет 170 лет.

За первые годы наблюдений сложилось впечатление, что объекты G — это гигантские облака из пыли и газа до 100 а.е. в поперечнике. Однако максимальное сближение объекта G2 с чёрной дырой в 2014 и последующий уход от неё показали, что «облако» повело себя как компактный объект. Если бы это был молекулярный газ (водород), чёрная дыра полностью поглотила бы его с соответствующим выбросом энергии после аккреции. Но этого не произошло. При сближении с чёрной дырой объект стал вытянутой формы, а после удаления вновь приобрёл прежний вид.

По сумме полученных данных астрономы предположили, что объект G2 может быть продуктом слияния двух массивных звёзд в ранее двойной системе. Двойные звёзды могли врезаться друг в друга в процессе эволюции системы, а также под влиянием гравитации сверхмассивной чёрной дыры. Собственно обнаружение шести объектов с похожим поведением в окрестностях Стрельца А* как бы намекает о большой вероятности подобного развитии событий. Столкновение двух массивных звёзд теоретически способно создать одно ядро — звезду — окружённое колоссальным пузырём из газа и пыли.

Орбиты известных объектов G. Источник изображения: Anna Ciurlo/Tuan Do/UCLA Galactic Center Group

В центре галактики обычно массивное звёздное население и двойных звёздных систем там тоже довольно много, чтобы подобные столкновения случались довольно часто и, особенно, в присутствии сверхмассивной чёрной дыры, гравитация которой провоцировала бы такие события. Поэтому неудивительно, что астрономы обнаружили «деревья в лесу при наблюдении за лесом», правда, таких «деревьев» они раньше не видели, а может просто не замечали по незнанию.

Возможно многие из наблюдаемых нами звёзд родились не в процессе обычной эволюции от зародыша протозвезды, а возникли в процессе гибели двойных звёздных систем после слияния звёздных пар. Первые шесть обнаруженных объектов G могут стать толчком к изменениям в теории эволюции звёзд и это важно, поскольку все наши базовые знания о Вселенной строятся на математических моделях и если они в чём-то неверны, то это скажется в области фундаментальной физики и, так или иначе, затронет многие области науки и техники.

Международная группа учёных исследовала так называемые «пузыри eRosita» — газовые образования размером 36 тыс. световых лет, которые вырываются из центральной части нашей галактики Млечный Путь — и обнаружила их неизвестные до настоящего момента свойства.

Источник изображения: roscosmos.ru

Эти пузыри, названные в честь рентгеновского телескопа eRosita, с помощью которого их открыли — не единственные, что произрастают из диска нашей галактики. Есть также «пузыри Ферми», открытые при помощи одноимённого гамма-телескопа, но они, несмотря на схожую форму, имеют в два раза меньшие размеры, и менее энергетичны. Эти структуры простираются сквозь газ, окружающий нашу галактику. Астрономы надеются, что изучение этих структур поможет раскрыть новые механизмы звездообразования и объяснить, как собираются вместе галактики вроде нашей.

Открытия были сделаны на основе наблюдений, которые производились с 2005 по 2014 гг. Ранее считалось, что пузыри нагреваются ударными волнами газа, которые выбрасываются из Млечного Пути, но исследователи установили, что температура газа внутри пузырей не отличается от температуры газа вне них. Яркость же им придаёт не температура, а высокая плотность вещества.

Астрономы до сих пор не уверены в том, как появились галактические пузыри: одна из гипотез предполагает, что они «выдуваются» в результате активности расположенной в центре галактики сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А*; но присутствие в них некоторых элементов указывает, что причиной скорее послужило интенсивное звездообразование в центре Млечного Пути. Дополнительную информацию о «пузырях eRosita» учёные надеются получить при помощи наблюдений в рамках новых космических миссий.

Учёные уже два десятилетия наблюдают за газопылевым облаком X7 с помощью инструментов обсерватории Кека на гавайской горе Мауна-Кеа. Теперь они заявили, что по мере ускорения своего движения к сверхмассивной чёрной дыре в центре галактики Млечный Путь облако будет разорвано на части.

Снимок объектов G и газопылевого облака X7, полученный в 2021 году. Источник изображений: Keck Observatory

Эволюцию облака, которое превращается в газопылевую нить, учёные отслеживают с 2002 года — последние изображения объекта указывают, что его длина составляет 3000 астрономических единиц, то есть в 3000 раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Астрономы говорят, что объект помогает изучить действие приливных сил чёрной дыры и даёт некоторое представление о физике экстремальных условий в районе центра галактики. Приливные силы — это гравитационное притяжение, из-за которого приближающийся к чёрной дыре объект растягивается: ближайшая к ней сторона удлиняется сильнее, чем противоположная.

Газопылевое облако имеет массу, в 50 раз превышающую земную. Сейчас оно находится на орбите сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*, прохождение по которой должно занять у объекта 170 лет, но едва ли X7 успеет совершить хотя бы один оборот — прежде его разорвёт на части. Максимальное сближение X7 со Стрельцом A* произойдёт примерно в 2036 году, и вскоре после этого облако рассеется: чёрная дыра притянет газ и пыль. Для наблюдения за X7 используются инфракрасный спектрограф OSIRIS, камера ближнего инфракрасного диапазона NIRC2, а также адаптивные оптические системы на телескопах Keck I и Keck II.

Эволюция облака X7

X7 демонстрирует некоторые свойства, наблюдаемые у других пылевых объектов, которые вращаются вокруг Стрельца A* — эти так называемые объекты G выглядят как газовые облака, но ведут себя как звёзды. Скорость движения X7 по орбите составляет до 784 км/с: из-за чрезвычайно высокой массы чёрной дыры всё в её окрестностях движется значительно быстрее, чем в любом другом месте нашей галактики. Происхождение облака пока остаётся тайной для учёных, но у них уже есть гипотеза: оно могло возникнуть при слиянии двух звёзд. Обычно в этом процессе поглощаемая звезда оказывается в газопылевой оболочке, что соответствует описанию объектов G, а выбрасываемый газ производит объекты вроде X7.

Специалисты NASA представили объединённое из нескольких источников изображение спиральной галактики NGC 6872, размер которой в поперечнике составляет поразительные 522 000 световых лет. Её форма и структура, по-видимому, сильно отличается от нашего Млечного Пути, с двумя длинными звёздными рукавами, выходящими из противоположных концов образования, как будто невидимые гиганты играют с галактикой в перетягивание каната.

Источник изображения: NASA

Размером NGC 6872 превосходит Млечный Путь более чем в пять раз. Недавно опубликованное изображение показывает галактику целиком, объединяя изображения, сделанные в видимом свете, дальнем ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Источниками изображений послужили телескоп Европейской южной обсерватории, орбитальный космический ультрафиолетовый телескоп NASA Galaxy Evolution Explorer (GALEX) и орбитальный космический инфракрасный телескоп NASA Spitzer. Оба орбитальных телескопа на сегодняшний день уже выведены из эксплуатации, так что фотографии галактики NGC 6872 можно считать одним из их последних посланий людям.

Предполагается, что NGC 6872, расположенная на расстоянии около 212 миллионов световых лет от Земли, имеет такую вытянутую форму из-за гравитационного взаимодействия с соседней дисковой галактикой IC4970, масса которой составляет всего одну пятую массы её большего соседа. Эти гравитационные взаимодействия обычно приводят к слиянию галактик. Согласно анализу данных, использованных для создания нового составного изображения, астрономы утверждают, что в результате взаимодействия на самом деле возникает новая галактика.

«Понимание структуры и динамики близких взаимодействующих систем, подобных этой, приближает нас к тому, чтобы поместить эти события в их надлежащий космологический контекст, прокладывая путь к расшифровке того, что мы находим в более молодых, более удалённых системах, — пояснил Эли Двек (Eli Dwek), астрофизик из Центра космических полётов NASA, в 2013 году, добавив, что NGC 6872 является самой большой известной учёным спиральной галактикой.

Теперь астрофизики всего мира ждут, что добавит к знаниям о галактике NGC 6872 космический телескоп «Джеймс Уэбб», когда его направят на этого галактического гиганта.