Фото: NASA/HUBBLE
Согласно новым данным, полученным космическим телескопом Хаббл, астрономы предполагают, что край диска галактики Сомбреро может скрывать следы столкновения с другой галактикой. С помощью сверхчувствительной оптики телескопа ученым удалось рассмотреть десятки тысяч отдельных звезд, расположенных за галом галактики Сомбреро – области, расположенной за центральной частью галактики, где обычно обитают старые звезды. Но согласно новому исследованию, в этой области галактики было обнаружено большое скопление молодых богатых металлом звезд, с небольшой примесью более старых бедных металлом. Это открытие переворачивает понимание эволюции галактики Сомбреро. Слияние галактик в прошлом смогло бы все объяснить, однако Сомбреро не имеет видимых следов недавнего столкновения.
«Сомбреро всегда была уникальной странной галактикой, и именно это делает её невероятно интересной», - сказал Пол Гудфруа, исследователь из Научного института космического телескопа, Балтимор. «Последние измерения металличности звезд в галактике Сомбреро, проведенные Хабблом, помогут нам лучше понять теорию образования и эволюции галактик».
Слева представлено изображение галактики Сомбреро (M104) вместе с её гало, которое выходит далеко за пределы яркости диска. Хаббл сфотографировал две области гало (одна из них отмечена белым квадратом). Изображения справа увеличивают, чтобы показать уровень детализации, доступный Хабблу. Оранжевый квадрат справа в центре содержит множество звезд гало. Число звезд многократно увеличивается в изображение справа внизу (синий квадрат). Каждый кадр содержит яркое шаровое скопление звезд, которых много в гало галактики. Фото: NASA/Digitized Sky Survey/P. Goudfrooij (STScI)/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
«Наблюдения Хаббла за галом Сомбреро переворачивают наше общепринятое понимание состава и металличности звезд галактик с ног на голову», - добавил со-исследователь Роджер Коэн из этого же института.
Галактика Сомбреро или объект М104 из каталога Шарля Мессье долгое время была одна из самых наблюдаемых объектов астрономами – любителями благодаря своей яркой и четкой структуре. Теперь галактика получила новый толчок к своему исследованию благодаря её гало, наполненному богатыми на металл звездами, которые обычно расположены в центре галактик. Ученые обратились к компьютерному моделированию для того, чтобы объяснить загадочное явление. Результаты моделирования предполагают, что в прошлом имело место быть слияние крупных галактик, несмотря на то, что визуально Сомбреро не имеет признаков недавнего столкновения с другой галактикой. Результаты исследования были опубликованы в Astrophysical Journal.
«Отсутствие звезд с низким содержанием металлов было большим сюрпризом», - сказал Гудфруа. «Однако еще большим сюрпризом стало присутствие звезд с высоким содержанием металлов».
Этот обзор галактики Сомбреро сделан при помощи наблюдений телескопов Хаббл, Чандра и Спитцер. На главном изображении совмещены данные всех троих, а вставки отображают конкретные показатели. Рентгеновский обзор Чандра (синий) демонстрирует горячий газ и точки – смесь объектов в самой галактике и квазаров на фоне. Видимое наблюдение Хаббла (зеленый) – выпуклость звездного света, блокируемая пылью, светящейся оранжевым в инфракрасном свете Спитцера. ФОТО: Hubble, Chandra, Spitzer
Обычно в гало галактике располагаются старые бедные на металл звезды, а в центре и главном диске расположены наоборот молодые, богатые на металл звезды. Металличность звезд определяется составом и эволюцией самой галактике. Если галактика богата на элементы, то внутри неё кипит процесс звездообразования, и чем богаче галактика на материю, тем выше металличность звезд.
Наблюдение также осложняется присутствием старых шаровых скоплений звезд. Согласно общепринятой теории ожидается, что звезды с малой металличностью должны покинуть пределы шаровых скоплений и стать частью гало галактики, но по какой-то причине этого не произошло в галактике Сомбреро. Исследователи сравнили результаты наблюдений с недавними компьютерными моделированиями, чтобы понять, что могло послужить причиной таких изменений в М104.
Результаты наблюдений ошеломили ученых, согласно им галактика Сомбреро претерпела слияния с другой очень крупной галактикой. В отличие от галактики Млечный Путь, которая, как считается миллиарды лет назад поглотила несколько маленьких спутниковых галактик, Сомбреро могла столкнуться только с себе подобной или еще большой галактикой. Дело в том, что богатые на металл звезды могут образовываться только в главном диске только больших, богатыми на материал галактиках. Спутниковые же галактики содержат звезды с низкой металличностью, которые были образованы в основном из водорода и гелия, оставшегося от Большого взрыва.
Антенны – две спиральные галактики, установившие контакт сотни миллионов лет назад. Это одни из ближайших и наиболее юных примеров сливающихся галактик. Практически половина отображенные слабых объектов – молодые скопления, вмещающие десятки тысяч звезд. Оранжевые пятна слева и правее от центра – два галактических ядра, наполненных древними звездами. Их пересекают коричневые пылевые нити. В галактиках много синих регионов формирования звезд, окруженных горящим водородом в газообразном состоянии (розовый). ФОТО: Hubble, Chandra, Spitzer
Результаты моделирования для Сомбреро удивительны, так как её четко выраженный и гладкий диск не имеет видимых признаков нарушения. Для сравнения, многочисленные взаимодействующие галактики, такие как галактики Антенны, получили свое название из-за искаженного вида их спиральных рукавов, которое образовалось в результате гравитационного воздействия. В ходе слияния двух больших галактик обычно образуется эллиптическая галактика с раздутым Гало. Этот процесс обычно длится миллиарды лет. Но Сомбреро никогда не подходило под традиционное определение спиральной или эллиптической галактики. Она что-то среднее.
Галактика Сомбреро была выбрана для этого исследования в основном из-за её уникальной морфологии и структуры. Исследователи хотели выяснить, как образуются такие «гибридные» галактики.
Команда исследователей ожидает, что будущие наземные обсерватории и космические телескопы проложат исследование уникальных свойств Сомбреро. Широкополосный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST) с полем зрения, в 100 раз превышающим поле зрения Хаббла, будет способен получать непрерывное изображение гало галактики, одновременно собирая больше звезд в инфракрасном свете. Космический телескоп Джеймса Уэбба также будет полезен своим разрешением благодаря большой чувствительности к инфракрасному излучению.