В центре галактики SDSS J1481+5251 с немыслимой скоростью рождаются звезды. Окажись мы там, звездные глобусы приходилось бы переделывать каждый год. Балдж – центральная часть Млечного пути, происхождение которого до сих пор остается загадкой, – мог появиться именно таким образом.
Еще Эдвин Хаббл в начале прошлого века поделил все галактики на два основных типа – эллиптические и спиральные, добавив к ним «парафилетическую» группу всех остальных, которые до сих пор называют неправильными. А к концу первой половины XX века, в основном усилиями работавшего в США немца Вальтера Бааде, стало ясно, что отличаются они не только формой, но и типичным составом своего звездного населения. Собственно, этот типичный состав так и начали называть – звездное население I типа, которое проживает в спиралях, и население II типа, характерное для эллиптических галактик.
Населения и поколения
С развитием теории эволюции звезд стало ясно, что такой «порядок» населениям дали напрасно. Оказалось, что в звездах населения I типа куда больше тяжелых элементов, которые должны были «свариться»...
Однако даже в нашей Галактике с ее впечатляющей спиральной структурой звезд II населения немало. Только живут они по большей части не в диске, а в окружающем его обширном гало, в шаровых звездных скоплениях и в так называемом балдже – центральном «вздутии» Млечного пути. Здесь тоже мало тяжелых элементов, мало свободного газа и мало молодых звезд, а старые звезды придают балджу характерный желтоватых оттенок.
Подобное «вздутие» имеется в большинстве крупных спиральных систему и более всего напоминает маленькую «персональную» эллиптическую галактику в центре галактики спиральной – эдакий gentleman's personal gentleman. Их параметры каким-то, мистическим пока образом, очень жестко связаны с параметрами центральной черной дыры, а происхождение остается загадкой.
Не исключено, что соотечественнику упомянутого Вальтера Бааде, немцу Фабиану Вальтеру из Института астрономии имени Макса Планка в Гейдельберге, и его коллегам
удалось увидеть, как в далеком прошлом нашей Вселенной образовывались балджи.
С помощью батареи субмиллиметровых телескопов на одной из вершин Французских Альп они пронаблюдали галактику и квазар SDSS J1481+5251, расположенный на небе прямо под ковшом Большой Медведицы. Работа ученых опубликована в последнем номере Nature.
SDSS J1481+5251 – это один из самых далеких объектов, известных астрономам (z=6,42). Свет от него шел к Земле почти 13 миллиардов лет, а был испущен, когда возраст самой Вселенной, сейчас оцениваемый в 13,7 миллиарда лет, не дотягивал еще даже до сопливых 900 миллионов. Астрономы нашли его в оптическом диапазоне в рамках проекта Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) как яркую светящуюся точку – квазар, активное ядро далекой молодой галактики, в котором черная дыра активно проглатывает окружающий газ и ярко светится.
Телескопы французской обсерватории Plateau de Bure Interferometer, работающие, как понятно из названия, в режиме интерферометра
Маркер рождения звёзд
Ученые наблюдали галактику в спектральной линии 0,158 мм, соответствующей переходу 2P3/2 – 2P1/2 между двумя уровнями тонкой структуры однократно ионизованного углерода CII (точнее, так называемому...
И в оптическом, и в ближнем инфракрасном диапазонах квазар настолько ярок, что никакой галактики мы не видим – ее свет забивает излучение активного ядра. А вот когда астрономы направили туда субмиллиметровый интерферометр, вокруг ядра удалось различить протяженную структуру размером примерно в 0,3 угловые секунды. На таком расстоянии 0,3 угловые секунды соответствуют примерно 5 тысячам световых лет.
И на протяжении этих 5 тысяч световых лет галактика с невиданной скоростью рождает звезды.
По предположению Вальтера и его коллег, это и есть зарождающаяся центральная область галактики. В будущем балдже SDSS J1481+5251 каждый год 1700 солнечных масс газа превращаются в новорожденные звезды. Соорудить балдж нашей Галактики такими темпами можно за десяток миллионов лет – в мгновение ока по меркам теории галактической эволюции.
Окажись мы где-нибудь в пределах тех 5 тысяч световых лет, внутри которых продолжается это пиршество, нашим глазам предстала бы удивительная картина.
Все небо было бы усыпано газовыми облаками вроде знаменитой туманности Ориона, а звездные карты устаревали бы невероятно быстро – каждый год на небе появлялись бы несколько новых ярких звезд.
Правда, наблюдать это удавалось бы недолго – ведь звезды не только рождаются, но и умирают. Притом для самых массивных светил промежуток между этими вехами – всего 1–2 миллиона лет, и их гибель сопровождается взрывом сверхновой. Очень скоро наш наблюдательный пункт накрыла бы ударная волна от вспыхнувшей где-то неподалеку сверхновой и смела бы всех гипотетических наблюдателей.
Ученые полагают, что рождение звезд здесь идет практически с максимально возможной скоростью – темпы образования новых светил ограничивает не наличие или отсутствие газа, а свет самих новорожденных. Их излучение давит на втекающий в центральные области галактики газ, что снижает поток; правда, следом снижаются темпы рождения звезд и светимость, опять позволяя втекать большему числу газа. В конечном счете между этими процессами устанавливается равновесие. Такой темп аккреции газа называется эддингтоновским, по имени британского астрофизика Артура Эддингтона.
Суперзвезду родила неустойчивость
Рождению самых массивных звёзд помогает тот же физический механизм, что лежит в основе правила «не понижать градус», – неустойчивость Релея – Тейлора. С помощью суперкомпьютера астрономы...
Откуда берется этот втекающий газ, ученые сказать не могут. Возможно, SDSS J1481+5251 – продукт недавнего слияния двух галактик. Возможно, на эту галактику спокойно падает газ из межгалактического пространства. К сожалению, в подробностях увидеть, как все происходит, пока не получается – уж очень далеко расположен квазар и окружающая ее галактика.
Смущает, правда, одно обстоятельство. Среди самых далеких объектов мы, увы, можем увидеть лишь самые яркие, и квазар SDSS J1481+5251 – не исключение. Теперь выясняется, что тот же квазар выделяется еще и темпами рождения звезд. Не то чтобы это было совсем неправдоподобно, но стоило проверить – не является ли он лишь увеличенным изображением себя самого, которое мы рассматриваем через гравитационную линзу; на таких больших расстояниях это совсем не редкость. Авторы о такой возможности почему-то даже не упомянули.
Люди похожие на свой завтрак