Что ни год — новая звезда

Астрономы увидели, как рождаются центральные области галактик

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» в недрах звезд-предшественниц. А значит, как раз II тип — это более старшее поколение. Правда, благодаря «неправильному» порядку в конце XX века, когда астрономы начали рассуждать о самых-самых ранних звездах, в которых тяжелых элементов нет вовсе, им не пришлось выходить за рамки натурального ряда и выдумывать «нулевое население». Эти доисторические звезды сейчас относят к населению III типа; правда, найти их еще только предстоит.

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.

Маркер рождения звёзд

Ученые наблюдали галактику в спектральной линии 0,158 мм, соответствующей переходу ²P_3/2 – ²P_1/2 между двумя уровнями тонкой структуры однократно ионизованного углерода CII (точнее, так называемому «запрещенному» переходу [CII]). Это одна из немногих линий, на которых может эффективно излучать газ, которому еще лишь предстоит превратиться в звезды, и благодаря этому переходу углеродного иона газ отдает энергию и охлаждается. Только охладившись, газ способен сконденсироваться в будущую звезду, так что излучение в этой линии дает прямую оценку темпа образования звезд.

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.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "click": "on",
    "id": "2926671",
    "incutNum": 3,
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_2936385_i_3"
}

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.