Телескоп JWST обнаружил скрытую структуру в самом сердце Галактики Кальмара

Фото из открытых источников

Ярко сияющая галактика, испещренная живописными пылевыми полосами и сверкающими очагами звездообразования, — это не просто красивое лицо. Галактика Кальмар – официально известная как M77 или NGC 1068 – является прототипом галактики своего типа, в ядре которой жадно пылает сверхмассивная черная дыра.

Поскольку эта галактика находится так близко к Млечному Пути — примерно в 35 миллионах световых лет от нас — и потому что она такая яркая, и ее сторона обращена прямо к нам, она представляет собой превосходную лабораторию для изучения бурной динамики активного галактического ядра.

Есть только одна проблема. Галактика Кальмаров покрыта пылью, а её центр — ещё больше. Это значит, что заглянуть в её сердце, чтобы увидеть двигатель, приводящий её в движение, крайне сложно. По счастливой случайности, именно для таких задач и был разработан JWST.

Инфракрасный свет не блокируется и не рассеивается пылью так, как это происходит с более короткими волнами. Поэтому благодаря новым наблюдениям в ближнем инфракрасном (NIRCam) и среднем инфракрасном (MIRI) диапазонах телескоп JWST выявил особенности Галактики Кальмара, которые невозможно увидеть в оптическом, ультрафиолетовом или даже радиодиапазонах.

Новые изображения показывают полосу из звезд, газа и пыли — так называемую перемычку — проходящую через центр спиральной галактики, которая не видна в оптическом диапазоне. Эти изображения также позволяют рассмотреть детали вокруг ядра галактики сквозь огромные объемы пыли в ее центре.

Считается, что масса, находящаяся в этой галактике, примерно в 13 миллионов раз превышает массу Солнца, но точная форма этой массы до сих пор не ясна. Недавние исследования позволяют предположить, что в центре галактики «Кальмар» могут скрываться не одна, а две сверхмассивные черные дыры, находящиеся в тесной двойной орбите.

Вероятно, телескоп JWST не сможет решить этот вопрос, получив прямое изображение парной двойной системы — с прогнозируемым расстоянием между ними всего 0,1 парсека, они будут слишком близки, чтобы их можно было различить по отдельности на расстоянии десятков миллионов световых лет, даже с учетом впечатляющего разрешения телескопа JWST.

Однако телескоп может помочь обнаружить движение пыли и газа вокруг галактического центра, что позволит нам узнать больше о природе черной дыры (или дыр), которая его перемешивает.

На снимках, полученных телескопом JWST, также видны разбросанные ярко светящиеся области красного цвета. Это очаги звездообразования, образующиеся в газе и пыли вдоль спиральных рукавов галактики.

Звезда начинает формироваться, когда газовый карман становится достаточно плотным, чтобы схлопнуться под действием гравитации, превратившись в зародыш звезды.

На изображении видно яркое кольцо звездообразования вокруг центра галактики, диаметром в несколько тысяч световых лет.

Это явление известно как кольцо звездообразования, и оно хорошо изучено в галактике Кальмар. Астрономы считают, что это кольцо образовалось естественным образом в результате особенностей архитектуры галактики, которая гравитационно концентрирует газ в этом регионе.

Другие области звездообразования также распространены вдоль спиральных рукавов галактики, что свидетельствует о высокой динамичности галактической среды.

Итак, уже сейчас происходит много всего, но это еще не все. В 2022 году ученые сообщили, что им удалось отследить высокоэнергетический нейтрино непосредственно в центре галактики Кальмар.

По оценкам, галактическое ядро поглощает вещество со скоростью, эквивалентной примерно 0,23 массы Солнца в год. Это довольно стабильный темп, и всё это вещество, вращающееся под воздействием экстремальной гравитации и трения, генерирует немало энергии.

Высокоэнергетические нейтрино рождаются в условиях чрезвычайно высокой энергии, но их очень трудно отследить. Исследование 2022 года предполагает, что галактика «Кальмар» может быть гигантским ускорителем атомных частиц. Если это так, то она станет одной из немногих, обнаруженных за пределами Млечного пути.

Наблюдая за подобными объектами в свете, который раскрывает тайны, обычно невидимые нашему глазу, телескоп JWST может помочь ответить на некоторые из самых интригующих вопросов о Вселенной вокруг нас.