«Джеймс Уэбб» обнаружил слишком много дисковых галактик в относительно ранней Вселенной
Астрономы при помощи космической инфракрасной обсерватории «Джеймс Уэбб» определили, что дисковые галактики составляли половину населения галактик при значениях красного смещения z∼3−6, что более чем в 10 раз превышает предыдущие оценки. Это может означать, что роль слияния галактик в процессах их эволюции преувеличена. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.
Первый научный снимок «Джеймса Уэбба» был представлен широкой общественности 11 июля 2022 года, на нем показан участок неба, в центре которого находится массивное скопление галактик SMACS 0723 (z = 0,39), работающее как гравитационная линза для более далеких галактик, находящихся за скоплением. Обилие галактик на этом первом глубоком поле «Джеймса Уэбба» позволяет изучить их морфологическую эволюцию на протяжении миллиардов лет жизни Вселенной, определяя фотометрическое красное смещение (и, как следствие, возраст) галактик, различимых на изображении.
Группа астрономов во главе с Леонардо Феррейра (Leonardo Ferreira) из Ноттингемского университета представила результаты первичного анализа того, как структура галактик, видимых в окрестностях скопления SMACS 0723 на изображении «Джеймса Уэбба», меняется с красным смещением, в диапазоне z от 1,5 до 8. Общее время наблюдений инструмента NIRCam составило 12,5 часов, было использовано шесть фильтров. Кроме того, ученые использовали в работе данные космического телескопа «Хаббл», полученные при наблюдении за скоплением по программе RELICS.
Исследователи разработали визуальную классификацию для всех источников излучения с отношением сигнал/шум более 10. К нулевому классу относились слишком маленькие и/или слишком тусклые галактики, не поддающиеся классификации, а также изображения с артефактами. К классу сфероидов были отнесены симметричные галактики, обладающие гладким профилем и круглой/эллиптической формой. К классу дисков были отнесены галактики, обладающие дископодобной структурой, у которых яркость нарастала по мере движения к центру. Наконец, в класс своеобразных галактик попадали объекты, в морфологии которых нет явного дискового или сфероидного компонента, однако есть прослеживающаяся собственная структура.
Ученые пришли к неожиданному выводу, что формирование привычной нам структуры галактик произошло намного быстрее, чем считалось ранее. Дисковые галактики сильно распространены при z∼3−6, где они составляют 50 процентов населения галактик, что более чем в 10 раз больше, чем предыдущие оценки, основанные на данных «Хаббла». Это может означать, что морфология некоторых дисковых галактик, таких как Млечный Путь, сохранялась в своей нынешней форме более 10 миллиардов лет. Подобный вывод ставит под сомнение представления о том, что слияния галактик являются очень распространенным процессом, и может оказаться, что события слияний являются доминирующим процессом лишь для формирования звездной массы определенных типов галактик, таких как сфероидальные. Ожидается, что дальнейшие исследования смогут проверить и уточнить эти выводы.
Ранее мы рассказывали о паре кандидатов в самые далекие галактики, найденные обсерваторией. О других первых достижениях «Джеймса Уэбба» можно узнать из материала «Посмотреть инфракрасным глазом».
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».
