«Хаббл» отыскал близкий аналог древних массивных галактик
Астрономы при помощи космического телескопа «Хаббл» доказали, что далекая галактика NGC 1277 является старой, реликтовой галактикой, процессы звездообразования в которой завершились около десяти миллиардов лет назад. Это позволяет более подробно изучить эволюцию таких объектов и процессы, имевшие место в ранней Вселенной. Статья опубликована в журнале Nature, кратко об этом рассказывается на сайте телескопа «Хаббл».
Считается, что массивные галактики, наблюдаемые во Вселенной, могли образовываться в два этапа: первоначальный гравитационный коллапс огромного газового облака и мощный всплеск звездообразования в его центральной части, за которыми следует стадия приращения массы за счет поглощения более мелких галактик. В ранней Вселенной крупные галактики были более компактны, и если механизмы образования таких объектов имели стохастический характер, то должны существовать реликтовые галактики, сохранявшие свою форму и размеры в течение долгого времени. Такие объекты несут информацию о процессах формирования галактик во Вселенной.
Предполагается, что системы шаровых звездных скоплений внутри таких галактик образуются аналогичным образом. Первоначальный всплеск звездообразования создает скопления с высокой металличностью (спектрально-красные), тогда как более бедные металлами скопления (спектрально-синие) будут более молодыми и образуются на более поздних стадиях развития галактики, например во время поглощения более мелких галактик-спутников. Итоговое цветовое распределение звезд в скоплениях позволяет оценить темп звездообразования и возраст галактики.
Группа астрономов во главе с Майклом Бизли (Michael Beasley) изучала при помощи космического телескопа «Хаббл» ближайший к нам достоверный объект-кандидат в реликтовые галактики — компактную линзовидную галактику NGC 1277. Она располагается в скоплении галактик в Персее, на расстоянии 240 миллионов световых лет от Земли, а ее масса оценивается в 1,2×1011 масс Солнца. Ученые предположили, что если NGC 1277 считать аналогом массивных, компактных, очень далеких (с большими значениями красного смещения) галактик, которые получили обозначение «красные самородки» (red nuggets), то у нее должно быть небольшое звездное гало и практически отсутствовать шаровые скопления с голубыми звездами.
Анализ данных наблюдений показал, что эта идея подтвердилась — в NGC 1277 почти полностью отсутствуют спектрально-синие шаровые скопления, в то время как у соседней галактики со сходной массой NGC 1278 их наблюдается достаточно много, а отсутствие звездного гало согласуется с профилем поверхностной яркости галактики. Размер реликтовой галактики равен одной четверти размера Млечного Пути, а плотность звезд в центральной области NGC 1277 в 2-3 раза выше, чем у обычных галактик, в пределах одного килопарсека. Получается, что после первоначального гравитационного коллапса галактика получила очень небольшой прирост массы за счет слияний, а звездная масса, обусловленная такой аккрецией, составляет около 10% от всей звездной массы галактики. Внешняя часть NGC 1277 не демонстрирует никаких свидетельств наличия приливных хвостов или потоков, что говорит об отсутствии взаимодействий с близлежащими галактиками и позволяет предположить, что галактика образовалась изначально как плотный и компактный объект и может считаться эквивалентом с низким красным смещением массивных, компактных галактик со значением красного смещения z=2.
Предполагается, что такой «консервации» галактики способствует ее высокая скорость движения в скоплении, из-за чего она не успевает слиться с другими галактиками, а также достаточно высокая температура межгалактического газа вблизи центра скопления, неблагоприятная для процессов звездообразования. Еще одной отличительной чертой этой галактики является наличие центральной черной дыры, которая более массивна, чем должна быть для объекта такого размера. Объясняется это сценарием одновременного роста черной дыры и звездного населения галактики, при котором вскоре скорость образования новых звезд сильно замедлилась из-за отсутствия притока вещества извне.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли останки одного из древнейших звездных скоплений в центре Млечного пути, почему одна из древнейших галактик оказалась уникальна своей заурядностью и что представляет из себя самая древняя спиральная галактика из известных на сегодняшний день.
Александр Войтюк
Экзопланета находится близко к красному карлику AU Микроскопа
Астрономы при помощи телескопа «Хаббл» выявили переменность потери нейтрального водорода атмосферой горячего нептуна, который находится на краю «пустыни нептунов» и обращается по близкой орбите вокруг молодой звезды AU Микроскопа. Предполагается, что это может быть связано с зависимостью оттока газа из атмосферы от активности звезды. Статья опубликована в The Astronomical Journal. «Пустыней нептунов» планетологи называют наблюдаемые дефицит экзопланет размером с Нептун и короткими орбитальными периодами (менее трех дней). Предполагается, что такие планеты изначально представляют собой тела с твердым ядром и обширными газовыми оболочками, которые быстро эволюционируют за счет миграции ближе к звезде и потере атмосферы. Последний процесс, в свою очередь, может протекать в двух вариантах — за счет фотоиспарения атмосферы под действием высокоэнергетического излучения звезды или разогрев и убыль атмосферы за счет выделения тепла со стороны остывающего ядра планеты. Группа астрономов во главе с Китли Рокклиффом (Keighley E. Rockcliffe) из Дартмутского колледжа в Ганновере опубликовала результаты наблюдений за динамикой атмосферы горячего нептуна в системе звезды AU Микроскопа при помощи космического телескопа «Хаббл». AU Микроскопа представляет собой звезду до главной последовательности, которая находится в 31,9 световых года от Солнца. Этот молодой (23 миллиона лет) красный карлик относится к группе Беты Живописца, имеет массу 0,5 масс Солнца, а также обладает околозвездным диском и открытым в 2020 году горячим нептуном AU Mic b, который стал первой молодой экзопланетой с известным значением плотности. AU Mic b характеризуется орбитальным периодом 8,46 дня и радиусом 4,19 радиуса Земли, экзопланета попадает на край «пустыни нептунов» и по расчетам может терять атмосферу. В системе есть еще две более дальние экзопланеты, а также кандидат в четвертую экзопланету. «Хаббл» вел спектроскопические наблюдения за AU Mic b в дальнем ультрафиолетовом диапазоне во время двух событий транзита планеты по диску звезды 2 июля 2020 года и 19 октября 2021 года. В эти моменты излучение водорода в линии Лайман-альфа от родительской звезды с высокой вероятностью будет взаимодействовать с нейтральным водородом, утекающим из верхних слоев атмосферы экзопланеты, и частично поглощаться им, что отразится в спектрах. Влияние околозвездного диска в этих наблюдениях может не учитываться, так как он беден газом. Во время первого транзита следов нейтрального водорода вблизи экзопланеты обнаружено не было, однако во время второго транзита было обнаружено облако водорода, движущееся впереди AU Mic b, со столбцовой плотностью 1013,96 частиц на квадратный сантиметр. Облако превратилось в хвост с длиной 1,39 радиуса Солнца, высотой 0,32 радиуса Солнца, при этом скорость движения части газа увеличилась и составила 61,26 километров в секунду в радиальном направлении от звезды. Ученые предполагают, что такое необычное поведение атмосферы можно объяснить за счет того, что геометрия оттока газа от планеты меняется в зависимости от интенсивности звездного ветра, который формирует из облака хвост, а также зависеть от вспышек на звезде. Кроме того, нейтральный водород мог быть фотоионизирован высокоэнергетическим излучением за 44 минуты, что сделает его временно недоступным для наблюдений. Ранее мы рассказывали о том, как CHEOPS подтвердил открытие двух экзопланет у «долины субнептунов».