[730x]На этом фото цвета соответствуют движениям газовых волокон: красный означает, что вещество движется от наблюдателя, синий – что приближается. Верхняя левая и нижняя правая части снимка представляют собой наложение изображения, полученного Космическим телескопом Хаббла.
С новым приемником MUSE, установленном на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), получено лучшее на сегодняшний день изображение космической катастрофы. Новые наблюдения впервые позволили выявить движения газа, который теряет галактика ESO 137-001, врезаясь на огромной скорости в обширное скопление галактик. Эти результаты дают ключ к решению давней интригующей проблемы: почему в скоплениях галактик прекращаются процессы звездообразования.
Коллектив исследователей под руководством Мишеля Фумагалли (Michele Fumagalli) из Группы Внегалактической Астрономии и Института вычислительной космологии Дарэмского университета (Durham University) оказался одним из первых пользователей нового приемника ESO: многокомпонентного спектроскопа MUSE ( Multi Unit Spectroscopic Explorer), установленного на VLT. Наблюдая объект ESO 137-001 — спиральную галактику, расположенную в 200 миллионах световых лет от Земли в созвездии Южного Треугольника (Triangulum Australis) — они сумели получить лучшее на сегодня изображение этого объекта, которое помогает понять, что именно происходит в этой галактике, врезающейся на огромной скорости в скопление галактик Норма (Norma Cluster).
[730x]Это фото дано в цветах, близких к настоящим: красноватые пятна соответствуют светящимся водородным облакам. Верхняя левая и нижняя правая части снимка представляют собой наложение изображения, полученного Космическим телескопом Хаббла.
Приемник MUSE дает астрономам не просто картинку, но обеспечивает получение спектра в каждом пикселе кадра. С этим инструментом исследователи получают около 90 000 спектров при каждом наблюдении объекта, и таким образом строят невероятно детальную карту движений газа внутри него и распределения других его наблюдаемых параметров [1].
ESO 137-001 катастрофически теряет вещество в ходе процесса, называемого «обдирание за счет скоростного напора» (ram-pressure stripping). Такое явление происходит, когда объект движется с высокой скоростью сквозь жидкость или газ. Вы сталкиваетесь с этим физическим эффектом, когда встречный ветер отбрасывает ваши волосы назад, если вы высовываете голову из окна мчащегося автомобиля. Роль встречного ветра в данном случае играет очень разреженный горячий газ: в оболочку из него погружено скопление галактик, внутрь которого ESO 137-001 мчится со скоростью в несколько миллионов километров в час [2].
«Встречный ветер» срывает с галактики большую часть содержащегося в ней газа, и тем самым лишает ее строительного материала, необходимого для рождения следующих поколений молодых голубых звезд. В результате ESO 137-001, находящаяся в середине своего эволюционного пути, трансформируется из богатой газом голубой галактики в лишенную газа красную. Ученые предполагают, что наблюдаемый процесс дает ключ к разгадке давней научной тайны.
“Одна из главных проблем в современной астрономии -- понять, как и почему галактики в скоплениях за очень короткое время эволюционируют от голубых к красным”, -- говорит Фумагалли. “То, что мы «поймали» галактику как раз в момент ее перехода из одного состояние в другое, позволяет нам понять, как именно это происходит”.
Но быть зрителями этого космического спектакля совсем нелегко. Скопление галактик Норма лежит на небе вблизи плоскости нашей галактики Млечного Пути, и заслоняется от нас огромными массами галактической пыли и газа.
[730x]На этом панорамном снимке – область неба вокруг галактики ESO 137-001 (галактика расположена справа внизу). В этой части неба находится южный Млечный Путь и на переднем плане видно множество звезд нашей Галактики. Фото составлено из полей цифрового обзора неба Digitized Sky Survey 2.
С помощью приемника MUSE, смонтированного на одном из четырех 8-метровых «юнитов» VLT --Базовых телескопов, составляющих комплекс Очень Большого Телескопа обсерватории Паранал в Чили, -- ученые не только смогли зарегистрировать газ как внутри, так и вокруг галактики, но и сумели увидеть, как этот газ движется. Новый инструмент оказался таким эффективным, что за один час наблюдений позволил построить изображение галактики с высоким разрешением, а также карты распределения и движений газа в ней.
Наблюдения показали, что внешние части ESO 137-001 уже полностью лишены газа -- газ скопления галактик, нагретый до нескольких миллионов градусов, выталкивает более холодный газ из ESO 137-001, летящей по направлению к центру скопления. Вначале опустошаются спиральные ветви галактики, где распределение звезд и вещества менее плотное, чем в ее центре, и где силы гравитации удерживают газ относительно слабо. В центре галактики притяжение еще достаточно сильное, чтобы дольше выигрывать в этом противостоянии, и газ в этих областях еще наблюдается.
В конце концов весь газ, содержащийся в галактике, будет выметен из нее в виде ярких струй, стелющихся позади ESO 137-001 и дающих наглядное доказательство этого «космического грабежа». Этот великолепный «хвост», состоящий из смеси газа, выброшенного из галактики, и горячего газа, принадлежащего скоплению, простирается более, чем на 200 000 световых лет. Чтобы более подробно исследовать турбулентность, возникающую в ходе этих взаимодействий, ученые провели специальные наблюдения этих газовых потоков.
К их удивлению, новые наблюдения газового «хвоста» с приемником MUSE показали, что струи газа, уже выметенного из галактики, продолжают вращаться так же, как вращается сама галактика. Более того, удалось показать, что и вращение звезд в ESO 137-001 остается неизменным. Это еще раз подтверждает: не гравитация, а газ, заполняющий скопление, ответствен за «раздевание» галактики [3].
[730x]Это изображение скомбинировано из данных наблюдений Космического телескопа Хаббла NASA/ESA и рентгеновской обсерватории «Чандра». Видны не только сорванные с ESO 137-001 эффектом «скоростного напора» полосы газа (электрически голубого цвета), но и видимый только в рентгеновских лучах гигантский газовый поток в нижней части кадра.
Соавтор работы Маттео Фоссати (Matteo Fossati), сотрудник Universitäts-Sternwarte (Мюнхен) и Института внеземной физики Макса Планка (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik – Гархинг, Германия), заключает: “Получив с помощью MUSE столько подробностей, мы теперь близки к полному пониманию физики процессов, происходящих при таких столкновениях. Мы видим движения галактики и газа во всех деталях, что было бы невозможно без нового уникального инструмента — MUSE. Эти и будущие наблюдения помогут нам в конце концов построить полное описание эволюции галактик”.
Примечания
[1] MUSE – первый спектрограф большого интегрального поля, установленный на 8-меровом телескопе. Для сравнения, во всех предыдущих наблюдениях ESO 137-001 было получено не более 50 спектров.
[2] Космический телескоп Хаббла NASA/ESA получил эффектное изображение этого объекта, но оно, в отличие от полученного с MUSE,не выявляет движений вещества.
[3] Если бы процесс срывания газа с галактики определялся гравитацией, исследователи должны были бы наблюдать разрушение структуры галактики.
Узнать больше
Результаты исследования представлены в статье “MUSE sneaks a peek at extreme ram-pressure stripping events. I. A kinematic study of the archetypal galaxy ESO137-001”, которая выйдет в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society от 10 ноября 2014 г.
Состав исследовательской группы: Michele Fumagalli (Extragalactic Astronomy Group and Institute for Computational Cosmology, Durham University, United Kingdom), Matteo Fossati (Universitäts-Sternwarte München and Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), George K. T. Hau (ESO, Santiago, Chile), Giuseppe Gavazzi (Università di Milano-Bicocca, Italy), Richard Bower (Extragalactic Astronomy Group and Institute for Computational Cosmology, Durham University, United Kingdom), Alessandro Boselli (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, France) и Ming Sun (Department of Physics, University of Alabama, USA).
Ссылки
- Текст научной статьи
- Фото VLT: http://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/
- PПресс-релиз: «первый свет» MUSE
- Снимки ESO 137-001 на Космическом телескопе Хаббла
Перевод пресс-релиза ESO eso1437 http://www.eso.org/public/russia/news/eso1437/