Перед вами изображение двух сталкивающихся скоплений галактик MACS0416, свет от которых шел до Земли 4,3 миллиарда лет. Снимок объединяет данные наблюдений космических телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» в оптическом и инфракрасном диапазоне длин волн. Цветовая гамма галактик может подсказать расстояние до них: самые синие галактики находятся относительно близко и часто демонстрируют интенсивное звездообразование, в то время как более красные галактики имеют тенденцию быть более отдаленным или содержать большое количество пыли.
Такие звёзды, превратив весь свой водород в гелий, переходят к следующему типу термоядерных реакций: синтезу углерода и кислорода уже из гелия. Эта реакция характеризуется более мощным выделением энергии, из-за чего звезда раздувается - порой так сильно, что внешние слои вещества теряют гравитационную связь с ядром и начинают "выдуваться" из звезды. Именно эти потерянные звездой внешние оболочки и образуют планетарные туманности, внутри которых в конце жизни звезды остаётся её огарок - белый карлик.
На форму туманности влияет множество факторов: в частности, в данном случае немалую роль сыграло то, что породившая "Красного паука" звёздная система, по всей видимости, является двойной.
Этот космический «факел» простирается на 8 световых лет — это почти вдвое больше расстояния от нашего Солнца до ближайшей звёздной системы Альфа Центавра. Такие масштабные и мощные струи вещества, обнаруженные в туманности Stellar Jet in Sh2-284, встречаются крайне редко, отмечают учёные.
Потоки газа мчатся сквозь космос со скоростью сотен тысяч километров в час, напоминая двойной световой меч из «Звёздных войн». В центре этого явления — протозвезда, масса которой в десять раз превышает массу нашего Солнца. Она расположена на расстоянии 15 000 световых лет от Земли, на окраине нашей Галактики.
Открытие оказалось случайным. «До этого наблюдения мы даже не подозревали, что где-то там существует массивная звезда с таким мощным выбросом. Столь впечатляющие потоки молекулярного водорода от массивных звёзд — большая редкость в нашей Галактике», — говорит ведущий автор исследования Юй Чэн из Национальной астрономической обсерватории Японии.
Подобные «звёздные фейерверки» — это узконаправленные струи плазмы, вырывающиеся из только что формирующихся звёзд. Их можно считать грандиозным «извещением о рождении» звезды во Вселенной. Часть газа, падающего на новорождённую звезду, выбрасывается вдоль её оси вращения — вероятно, под действием магнитных полей.
Хотя за последние десятилетия астрономы наблюдали сотни подобных струй, почти все они исходили от маломассивных звёзд. Эти узкие, веретенообразные выбросы помогают понять, как формируются молодые звёзды. Их энергия, чёткая направленность и временные масштабы дают важные подсказки для теоретических моделей, описывающих условия и физические свойства звёзд на ранних этапах жизни.
«Когда мы впервые увидели эту струю, меня поразили её порядок, симметрия и размеры», — говорит соавтор работы Джонатан Тан из Университета Виргинии (США) и Технологического университета Чалмерса (Швеция).
Это открытие подтверждает гипотезу: чем массивнее звезда, тем мощнее и крупнее её выбросы. Чем сильнее «звёздный двигатель», тем обширнее «фонтан» плазмы.
Благодаря исключительной чёткости инфракрасных снимков Уэбба учёные смогли разглядеть тонкую нитевидную структуру струи. Она возникает потому, что поток сталкивается с межзвёздным газом и пылью, создавая отдельные узлы, дуговые ударные волны и цепочки из светящихся фрагментов.
Концы струи, направленные в противоположные стороны, словно хранят летопись формирования звезды. «Изначально вещество находилось близко к звезде, но за последние 100 000 лет концы струи устремились вдаль, а материал позади них — более молодой выброс», — поясняет Тан.
Эта звезда находится почти вдвое дальше от центра Млечного Пути, чем наше Солнце — буквально на периферии Галактики. В её родном звёздном скоплении до сих пор формируются несколько сотен звёзд. Жизнь на «окраине» означает, что эти звёзды содержат мало тяжёлых элементов (всё, кроме водорода и гелия). Астрономы называют это «низкой металличностью».
Металличность во Вселенной постепенно растёт со временем: каждое поколение звёзд обогащает космос продуктами ядерного синтеза, выбрасывая их в виде звёздных ветров и взрывов сверхновых. Низкая металличность туманности Sh2-284 говорит о том, что она сохранила почти «первозданное» состояние — и потому служит отличной лабораторией для изучения условий ранней Вселенной, когда тяжёлых элементов тоже было мало.
«Массивные звёзды, подобные этой, играют важную роль в эволюции галактик. Наше открытие проливает свет на то, как формируются такие звёзды в условиях низкой металличности. Это позволяет использовать её как модель для понимания процессов, происходивших в ранней Вселенной», — говорит Юй Чэн.
Выбросы вещества от молодых звёзд питаются энергией гравитации — той, что выделяется, когда звезда растёт, накапливая массу. По сути, эти струи хранят всю историю формирования протозвезды.
«Новые снимки Уэбба показывают, что массивные звёзды в таких условиях могут формироваться через относительно стабильный аккреционный диск — именно так предсказывает теория, известная как модель “аккреции из ядра”», — объясняет Тан. «Как только мы обнаружили массивную звезду, запускающую такие струи, мы поняли: наблюдения Уэбба можно использовать для проверки теорий формирования массивных звёзд. Мы разработали новые модели, подогнанные под данные, чтобы понять, какая звезда скрывается в центре. Согласно им, это объект примерно в 10 раз тяжелее Солнца, который всё ещё растёт и уже давно питает этот мощный выброс».
Учёные уже более 30 лет спорят о том, как именно рождаются массивные звёзды. Одна из конкурирующих теорий — «конкурентная аккреция» — предполагает хаотичный процесс: вещество падает на звезду со всех сторон, диск постоянно меняет ориентацию, а струи изгибаются и поворачиваются.
«Однако здесь мы видим полную картину — целую “летопись” формирования. Концы струи направлены почти строго в противоположные стороны, под углом около 180 градусов. Это говорит о том, что аккреционный диск остаётся стабильным. А значит, наши наблюдения подтверждают предсказания модели аккреции из ядра», — заключает Тан.
И это, возможно, не единственная такая звезда
На этой далёкой окраине Млечного Пути могут скрываться и другие массивные звёзды, просто ещё не достигшие стадии ярких выбросов. Данные с массива ALMA (Атакамская большая миллиметровая антенная решётка) в Чили, также представленные в этом исследовании, указывают на наличие ещё одного плотного ядра, которое, вероятно, находится на более ранней стадии формирования.
Результаты исследования приняты к публикации в журнале The Astrophysical Journal.
Когда мы смотрим на ночное небо с Земли, особенно из местности с засветкой, то нам кажется, что оно содержит довольно много пустых участков, где нет ничего интересного. Но если навести на такой участок космический телескоп, ему открывается примерно такая картинка.
Практически все объекты на этом снимке — далекие галактики. Исключением является несколько звезд нашего Млечного пути. Их можно опознать по наличию дифракционных лучей.
Галактики здесь представлены во всём разнообразии форм и размеров. Цвета объясняются составом звездного населения и расстоянием. Чем больше в галактике старых и холодных звезд и чем она дальше от Земли, тем более красной она кажется.
За фото стоит поблагодарить телескопы James Webb и Hubble. Первый предоставил данные в инфракрасном диапазоне, второй — в видимом.
В честь трёхлетия работы космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб», который продолжает показывать потрясающие виды Вселенной в инфракрасном свете, учёные направили его камеру NIRCam на участок туманности «Кошачья Лапа» (NGC 6334).
Скопление пыли и газа в этом регионе, где активно рождаются звёзды, напоминает «подушечку лапы». При ближайшем рассмотрении оказалось, что внутри неё скрываются ещё более мелкие структуры, похожие на миниатюрные «подушечки», — вероятно, это молодые звёзды, которые влияют на окружающее вещество.
Процесс превращения гигантского молекулярного облака в массивные звёзды состоит из множества этапов, и некоторые из них до сих пор плохо изучены. Туманность «Кошачья Лапа», расположенная в созвездии Скорпиона на расстоянии около 4000 световых лет, даёт астрономам уникальную возможность детально исследовать этот турбулентный процесс. Наблюдения «Уэбба» в ближнем инфракрасном диапазоне дополняют более ранние данные телескопов «Хаббл» (видимый свет) и «Спитцер» (инфракрасный свет, уже выведен из эксплуатации).
Благодаря высокой чёткости «Уэбб» впервые показал ранее невидимые детали: массивные молодые звёзды «разрывают» окружающий газ и пыль, а их яркий свет создаёт голубоватое свечение туманности. Это временный этап — такие звёзды живут недолго, но их мощное излучение играет ключевую роль в эволюции региона. В конечном итоге их активность приведёт к прекращению звёздообразования в этой области.
Ее свет должен был достичь нашей планеты где-то в конце XVII века. Однако в исторических хрониках нет никаких записей об этом событии. Существует предположение, что незадолго до взрыва звезда выбросила большое количество вещества. Оно плотно окутало ее и поглотило свет от вспышки.
В свое время астрономы любили направлять телескоп Hubble на с виду пустые участки неба и находить на них тысячи никому не известных галактик. Теперь эстафету перенял James Webb. Его нацелили на одну из ранее изученных Hubble областей и после 100 часов наблюдений получили вот такое фото. На нем запечатлено порядка 2500 небесных тел, подавляющее большинство из которых — галактики, некоторые из которых находятся на краю наблюдаемой Вселенной.
Телескоп Джеймса Уэбба получил самое детальное инфракрасное изображение джета от M87 — той самой черной дыры, которую человечество впервые сфотографировало в 2019 году. Главное открытие — впервые в инфракрасном диапазоне удалось разглядеть контр-джет.
На снимке основной джет выглядит как розовая лента на фиолетовом фоне, растянувшаяся на несколько тысяч световых лет. Вдоль него светятся узлы — места разгона частиц почти до скорости света. Контр-джет еле заметен — он движется от нас с околосветовой скоростью, из-за чего его свет тусклее.
Команда Яна Рёдера из Института астрофизики Андалусии использовала камеру NIRCam для съёмки в четырёх инфракрасных диапазонах. После вычитания света звёзд, пыли и фоновых галактик получился самый детальный портрет джетов M87.
Джеты — природные ускорители частиц до энергий, недостижимых на Земле. Их изучение раскрывает, как черные дыры регулируют звездообразование и распределяют материю в межгалактическом пространстве. M87 уже вошла в историю как первая сфотографированная черная дыра. Теперь Webb добавил новую главу — раскрыл физику одного из мощнейших процессов Вселенной.
А тебе вот, на))