Спиральная галактика UGC 9684 — фабрика звёзд

Кажется было такое популярное музыкальное шоу. Но сейчас речь об исполинских газовых шарах, крайне горячих, в которых сосредоточена значительная часть вселенского вещества, и внутри которых это вещество эволюционирует, обретая очень широкое разнообразие, охватывая чуть ли не половину периодической таблицы Менделеева. О таких звездах наш разговор, а не о каких-то других, хотя есть вненаучная идея о том, что душа, проходящая школу взросления в человеческом теле, когда-то была лишь атомом, но пройдя большую часть своей духовной эволюции — через миллионы воплощений — станет звездой...

Но вернемся к астрономии.

В предыдущем рассказе я уже говорил об относительно близкой к нам галактике M100, которую сфотографировал любитель астрономии Drew Evans, попав со своим прекрасным снимком на титульную страницу сайта APOD — Astronomy Picture of the Day 2 мая этого года. В галактике M100 был отмечен довольно высокий темп звёздообразования и многочисленные вспышки сверхновых звезд.

Сегодня мировая общественность уже обсуждает другую, но в чем-то похожую галактику — UGC 9684, и кое-где в заголовках статей упоминается вот такая о ней метафора: "A Star Forming Factory". Внимание приковано к снимку, отнюдь, уже не любительскому. Сфотографировал эту спиральную галактику космический телескоп имени Хаббла — любителям она недоступна. Или, как минимум, любителям не удалось бы запечатлеть её в таких подробностях.

Продвинутый любительский снимок галактики UGC 9684. Её полная яркость соответствует блеску карликовой планеты Плутон — это просто к сведению.

Прежде всего, что за странное обозначение — UGC 9684?

Неравнодушные к небу люди хорошо представляют себе каталог Шарля Мессье — французского ловца комет XVIII века. Шарль сделал великое дело — он впервые собрал в одной таблице все объекты непонятной природы, большинство их которых имели диффузный облик. В него попали туманности, звездные скопления различных типов, галактики, а номера всех объектов этого каталога сопровождались латинской буквой "M". Но астрономы не осознавали всей пропасти различий между этими космическими образованиями.

Дело Шарля Мессье продолжил Уильям Гершель, а позже его сын Джон Гершель — охват этих новых каталогов превосходил работу Мессье в десятки раз, но по структуре они оказались неудобны, и сейчас мы о них лишь иногда вспоминаем, но никогда не пользуемся. Дело исправил Джон Дрейер, переработав наследие Гершелей и добавив в него тысячи вновь открытых объектов. Так появился Новый Общий Каталог — NGC, ставший классическим — он по сей день используется и профессионалами и любителями, имеет ряд дополнений (IC — Индекс Каталог, ориентированный на объекты южного небесного полушария, исторически менее изученного). Но среди 14 тысяч объектов по прежнему не было морфологической разницы — здесь на равных правах присутствовали и туманности, и скопления звезд, и галактики. В прочем, в XIX веке любой астроном с удивлением переспросил бы Вас: "Что? Какие-такие галактики?!"

Астрономы, создатели каталогов диффузных космических объектов (слева направо):
Шарль Мессье, Уильям Гершель (отец), Джон Гершель (сын), Джон Дрейер

Очевидно, что новое время требовало создания новых каталогов.

UGC — один из таких фундаментальных каталогов, который собрал в себе только галактики, но только северного полушария.

UGC расшифровывается как Уппсальский Общий Каталог (галактик). Он создан сотрудниками Уппсальской Обсерватории (Швеция), но во многом опирается на фотографический обзор Паломарской Обсерватории (США) и "Каталог Галактик и их скоплений" швейцарского астронома Фрица Цвикки. UGC содержит без малого 15 тысяч галактик северного неба, интегральная яркость которых превышает 14,5 звездную величину.

Галактика, о которой сегодняшний рассказ, как раз близка к пределу яркости для каталога UGC. Её интегральный блеск составляет 14,4m — на самом краю видимости карт Паломарского Обзора. Любительскими средствами такую галактику красиво не заснять.

Но телескоп имени Хаббла может.

Что же он там увидел? Давайте тоже посмотрим.

На первый взгляд — обычная спиральная галактика, расположенная в созвездии Волопаса (вблизи направления на северный полюс Млечного пути, а это значит, что оттуда наша Галактика была бы видна практически плашмя). Она весьма далёкая — 250 млн.световых лет (впятеро дальше, чем M100 — о которой предыдущий рассказ), и в 100 раз дальше Галактики Андромеды, которая самая близкая к нам. А по размерам галактика UGC 9684 практически как M100 и как Млечный путь — это всё галактики примерно равных весовых категорий. Галактику Андромеды (M31) можно отнести к той же категории.

Но есть и некоторые отличительные особенности. UGC 9684 — галактика с "баром", или — с перемычкой. У Млечного пути такая есть. У М100 и M31 перемычки нет. И если вы посмотрите на спиральные ветви UGC 9684, то они обнаруживают довольно спутанную структуру в средней части галактического диска — неотчетливо выражены. Но есть и внешние спиральные ветви — тусклые, но размашистые. Выглядит это так, как-будто яркая и плотная по структуре спиральная галактика погружена в более объемную, но разреженную, и тоже спиральную галактику — Галактика-матрешка.

Есть предположение, что внешние спиральные ветви начали формироваться гораздо позже внутренних, и являются очень молодой частью галактики UGC 9684. Дело в том, что у каждой спиральной галактики есть хорошо видимая часть: ядро, балдж (сфероидальное уплотнение, окутывающее ядро галактики), спиральные ветви, перемычка между ветвями и ядром (если она вообще есть). Но есть и невидимая часть галактики — огромное сфероидальное гало — словно гигантский пузырь, окружающее всю галактику, и превышающее её по размеру в несколько раз. Вот так просто — на фотографии — галактическое гало не увидеть. Но сверхчувствительные фотометры выявляют его наличие практически у всех спиральных галактик.

Что содержится в гало?

Прежде всего — водород. Много водорода. Может оказаться так, что в гало столько же водорода, сколько в галактическом диске — в спиральных ветвях, ядре и балдже — в виде туманностей и в составе звезд. Фактически, галактическое гало — это как еще одна галактика, только непроявленная. А еще в гало блуждают редкие звезды. Плотность звёздного населения в галактическом гало довольно низкая, но ведь гало большое, и в итоге получается, что ощутимая часть звезд каждой спиральной галактики (от 10 до 30%) может находиться в Гало. И еще здесь же пролегают орбиты шаровых звёздных скоплений, которых не так много — несколько сотен или тысяч в каждой из галактик. Многие из таких скоплений являются остатками ядер тех галактик, которые слились и образовали ту, которую мы сейчас наблюдаем. Можно просто пересчитать шаровые скопления в некоторой галактике, и узнать приблизительное количество галактических слияний в её истории. Но конечно, наполненность гало у каждой спиральной галактики очень разная.

Судя по всему, у галактики UGC 9684 гало имеет значительный потенциал звёздообразования, и прямо на наших глазах из него рождается второй ярус спиральный ветвей. Это примерно как крупный мегаполис разрастается новыми микрорайонами вокруг своей кольцевой автодороги (это намек на всем известный город России).

Что послужило толчком для пробуждения столь бурного роста звездного населения — именно это и пытаются узнать астрономы, работающие с телескопом имени Хаббла. Плюс к тому, их озадачило то обстоятельство, что только за последние 18 лет в этой галактике вспыхнули 4 сверхновые звезды — в 2006, 2012, 2017, 2020. И конечно, теперь на эту галактику посматривают из Млечного пути очень часто, чтобы не пропустить еще одну сверхновую, потому что такая пулемётная очередь из сверхновых не может быть случайностью. Жаль лишь, что раньше сюда не смотрели — технических средств не было, да и как угадать, в какой из десятков тысяч доступных для наблюдений галактик происходит прямо сейчас нечто интересное... (хотя, выражение "прямо сейчас" тут вряд ли уместно).

Я упомянул о том, что гало спиральных галактик практически прозрачно и почти никак себя не выдает — сквозь него мы видим все, что происходит за ним. Но и спиральные ветви тоже — как легкая вуаль, почти не задерживают свет более далеких галактик. Конечно, в них достаточно пыли, но не настолько, чтобы быть преградой для излучения еще более далеких галактик. Посмотрите, как сквозь спиральные ветви галактики UGC 9684 прекрасно видны еще более далекие звездные города.

Они существенно отличаются по цвету — отчетливо оранжевые. Это, друзья, то самое красное смещение, которое свидетельствует о тотальном расширении Вселенной. Удаляющиеся от нас объекты шлют нам свои лучи в растянутом, как гармошка или пружина — виде. Частота этого излучения пониженная (длинна волны, соответственно, увеличенная), а значит само излучение смещено в красную сторону спектра. На таких расстояниях и спектрограф не нужен — все очевидно. 100 лет назад Эдвин Хаббл и его современники измеряли едва заметное смещение основных линий поглощения в галактических спектрах, и из с трудом наблюдаемого эффекта сделали грандиозные выводы. Но сейчас наблюдательная астрономия достигла такого рубежа, на котором красное смещение видно просто на фотокарточке глазом — галактика красная? — значит быстро удаляется, значит находится очень далеко от нас.

Можно иным способом прикинуть, насколько далеки те оранжево-красные звездные города. Примерно во столько раз они дальше, во сколько раз меньше по видимому размеру, чем галактика UGC 9684. Конечно, все галактики разные, и рассуждая так мы рискуем ошибиться в пару-тройку раз, но — не на порядок. К тому же, размер этой галактики, как и размер Млечного пути — 100 тысяч световых лет — довольно характерен для спиральных звёздных островов. А если какая-то галактика существенно меньше, то она и видна хуже — скорее всего с такой величиной красного смещения мы бы её и не увидели на этом фото.

По измерению красного смещения, галактика UGC 9684 удаляется от нас со скоростью порядка 5 тысяч километров в секунду. Скорости удаления галактик, видимых за ней существенно выше — в десятки раз.

По оценочным расчетам ученых, в галактике UGC 9684 — какой мы её сейчас видим — рождается в среднем одна звезда солнечной массы за несколько лет. Это довольно высокий темп звездообразования для спиральной галактики соответствующего размера. Но чтобы раз в несколько лет вспыхивала одна сверхновая (массой в несколько солнц), в прошлом темп звездообразования должен был бы быть существенно более высокий. Что же такое произошло там несколько сот миллионов лет назад? — это пока для астрономов загадка. Одним из наиболее понятных механизмов, активизирующих процесс рождения новых звезд, является слияние галактик. Но, возможно, в жизни каждой галактики есть какие-то дополнительные ритмы и циклы, влияющие на рождение и гибель звезд. Это и предстоит узнать.

Снимок спиральной галактики UGC 9684, запечатленный космическим телескопом имени Эдвина Хаббла. Опубликован 6 мая 2024 года.

Уважаемые читатели и подписчики, Вы можете поддержать мою деятельность в области просвещения и популяризации астрономии посильной суммой.

Спасибо!