Дослідники за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба NASA вперше вивчили утворення зірок, газ і пил у сусідніх галактиках із безпрецедентною роздільною здатністю в інфрачервоному діапазоні. Ці дані дозволили зібрати початкову колекцію з 21 дослідницької статті, яка дає нове розуміння того, як деякі з найдрібніших процесів у нашому Всесвіті — початок утворення зірок — впливають на еволюцію найбільших об’єктів у нашому космосі — галактик.
Найбільше дослідження найближчих галактик за перший рік наукової діяльності Вебба виконується співробітництвом Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies (PHANGS), за участю понад 100 дослідників з усього світу. Спостереження Вебба очолює Дженіс Лі, головний науковий співробітник обсерваторії Геміні в NOIRLab Національного наукового фонду та афілійований астроном Університету Арізони в Тусоні.
Команда вивчає різноманітну вибірку з 19 спіральних галактик, і протягом перших кількох місяців наукових операцій Вебба було проведено спостереження за п’ятьма з цих цілей – M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 і NGC 1433. Результати вже вразили астрономів.
Зображення, отримані з інструменту середнього інфрачервоного діапазону Вебба (MIRI), показують наявність мережі високоструктурованих елементів у цих галактиках – сяючих порожнин пилу та величезних кавернозних бульбашок газу, які вистилають спіральні рукави. У деяких регіонах найближчих галактик, які спостерігаються, ця мережа елементів складається як з окремих, так і з накладених один на одного оболонок і бульбашок, де молоді зірки виділяють енергію.
«Області, які повністю темні на зображеннях Хаббла, висвітлюються з надзвичайною деталізацією на цих нових інфрачервоних зображеннях, дозволяючи нам вивчити, як пил у міжзоряному середовищі поглинає світло від зірок, що утворюються, і випромінює його назад в інфрачервоному діапазоні, освітлюючи складну мережа газу та пилу», – сказала член команди Карін Сендстром з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.
Зображення з високою роздільною здатністю, необхідні для вивчення цих структур, довго уникали астрономів, доки не з’явився Вебб.
«Команда PHANGS витратила роки на спостереження за цими галактиками в оптичному, радіо- та ультрафіолетовому випромінюванні за допомогою космічного телескопа Хаббл NASA, великого міліметрового/субміліметрового масиву Атакама та багатоблокового спектроскопічного дослідника Дуже великого телескопа», – додав член команди Адам Лерой з Університет штату Огайо. «Але найперші етапи життєвого циклу зірки залишаються поза полем зору, тому що процес оповитий хмарами газу та пилу».
Потужні інфрачервоні можливості Вебба можуть пробити пил, щоб з’єднати відсутні частини головоломки.
Наприклад, конкретні довжини хвиль, які спостерігаються за допомогою MIRI (7,7 і 11,3 мікрон) і ближньої інфрачервоної камери Вебба (3,3 мікрона), чутливі до випромінювання поліциклічних ароматичних вуглеводнів, які відіграють вирішальну роль у формуванні зірок і планет. Ці молекули були виявлені Веббом у перших спостереженнях за програмою PHANGS.
Вивчення цих взаємодій у найтоншому масштабі може допомогти зрозуміти ширшу картину того, як галактики еволюціонували з часом.
«Оскільки ці спостереження беруться як частина так званої казначейської програми, вони доступні для громадськості, коли їх спостерігають і отримують на Землі», — сказала Єва Шінерер з Інституту астрономії Макса Планка в Гейдельберзі, Німеччина, і керівник Співпраця PHANGS.
Команда PHANGS працюватиме над створенням і оприлюдненням наборів даних, які вирівнюють дані Вебба з кожним із додаткових наборів даних, отриманих раніше з інших обсерваторій, щоб допомогти прискорити відкриття ширшої астрономічної спільноти.
«Завдяки роздільній здатності телескопа ми вперше можемо провести повний перепис зореутворення та провести інвентаризацію міжзоряних середніх бульбашкових структур у сусідніх галактиках за межами Місцевої групи», — сказав Лі. «Цей перепис допоможе нам зрозуміти, як утворення зірок і його зворотній зв’язок відбиваються на міжзоряному середовищі, а потім породжують наступне покоління зірок, або як це фактично перешкоджає формуванню наступного покоління зірок».
Дослідження команди PHANGS проводиться в рамках програми General Observer 2107. Початкові результати команди, що складаються з 21 окремого дослідження, нещодавно були опубліковані в спеціальному випуску The Astrophysical Journal Letters.
