Телескоп "Хаббл" взбудоражил учёных странными снимками, на которых явно не всё хорошо

1 июля на портале космического телескопа "Хаббл" (NASA / ESA Hubble Space Telescope) была опубликована новая фотография звёздного неба. На ней обсерватория запечатлела CGCG 396-2 — структуру, которая образовалась в результате слияния двух многоруких галактик. Объект расположен в созвездии Ориона. Расстояние составляет около 520 млн световых лет от Земли. Такие объекты ранее из-за большого количества космической пыли и газа были недоступны телескопам. Но потом появился "Хаббл".

Телескоп "Хаббл" был запущен на орбиту Земли в апреле 1990 года. Он находится на высоте 545 км и работает в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне с небольшим заходом в инфракрасный (король этого диапазона — новый телескоп Джеймса Уэбба), длина волны — от 0,1 до 2,5 микрона. Разрешение "Хаббла" десятикратно превышает возможности земного телескопа. Оно равно 0,1 угловой секунды на длине волны 63,28 микрона. Фокусное расстояние "Хаббла" — 57,6 м, площадь сбора света — 4,52 кв. м. Его ближняя сфера изучения — планеты Солнечной системы, спутники и астероиды, но возможности простираются вплоть до дальних объектов Вселенной.

Этот телескоп уже несколько раз переписал учебники астрономии и не перестаёт удивлять учёных своими открытиями. У него есть некоторые преимущества перед многими телескопами, даже самыми современными.

Он позволяет получать более точные данные, чем дают наземные телескопы такой же мощности. Это настоящий ветеран астрофизики — стоит в одном ряду с исследовательскими зондами "Вояджер" за счёт колоссальной переработки: изначально считалось, что "Хаббл" проработает несколько лет, но вот уже 32 года и два месяца исправно поставляет на Землю уникальные данные. Если до "Хаббла" галактики казались смутными пятнами, больше напоминающими полотна экспрессионистов, то после 1990 года стало ясно, что это уникальные структуры, вглядываться в которые можно так же бесконечно, как микробиологи вглядываются в бактерии.

Наконец, "Хаббл" популяризировал астрофизику настолько, что сегодня есть не только профессионалы-астрофизики и фанаты, время от времени поглядывающие на небосклон и сводки новостей NASA, но и гражданские инициативы, действующие по сетевому признаку. Десятки тысяч непрофессионалов, энтузиастов-любителей из Galaxy Zoo, объединённых общей идеей, анализируют снимки "Хаббла" и выполняют объёмы работы, которые не снились Эдвину Хабблу, в честь которого назван этот чудо-телескоп. Если серьёзно, Хаббл, подобно тому как Алан Тьюринг, по сути, изобрёл компьютер, первым серьёзно подошёл к структуре космоса, начал вести классификацию галактик.

Уже трудно поверить, что ещё не так давно учёные считали, что наша галактика — единственная в своём роде. "Морфологическая система классификации галактик", или "Последовательность Хаббла", — это основной метод, который сегодня работает на всю катушку благодаря генерации огромных массивов данных с помощью роботизированных телескопов и сотням тысяч добровольцев со всей планеты, помогающих эти данные анализировать.

По состоянию на 2021 год науке известно несколько сотен миллиардов галактик (а в 2016 году считалось, что их не менее двух триллионов, но список сократили). Нельзя сказать, что это окончательное число. Галактики во Вселенной распределены крайне неоднородно: в одной области их целая гроздь, а в другой — на большом протяжении сплошные войды, или области между галактическими нитями, где отсутствуют или почти отсутствуют галактики и прочие скопления.

Структура CGCG 396-2, которую запечатлел недавно "Хаббл", представляет собой слияние двух многоруких галактик. Это жемчужина проекта Galaxy Zoo, или "Галактический зоопарк". В 2019 году его волонтёры проанализировали 300 тысяч галактик, сделав большой вклад в науку. Даже сами названия экзотичных галактик поражают воображение: Космическая медуза, Галактика-зомби, Галактика-каннибал, Головастик в космическом пространстве, Галактика-вампир, обречённый "Маленький детёныш", Галактика со взрывным нравом, Космические паразиты, Око Саурона. Все они изучаются в данный момент. Но главным событием первой половины лета стала динамичная быстрорастущая структура CGCG 396-2.

Полгода назад волонтёры программы "Галактического зоопарка" получили задание проанализировать снимок структуры CGCG 396-2. Подобно выпускникам, проходящим ЕГЭ, они отвечали на серию вопросов, в которых нужно было из четырёх выбрать один правильный. Вопросы следующего характера: "Структура эллиптическая или спиральная?", "Видите ли вы признаки перемычки?", "Есть ли на снимке признаки спиральных рукавов?", "Насколько велик балдж (сфероидальное уплотнение из звёзд в центре галактики. — Прим. Лайфа) по сравнению со всей галактикой?" Ответы были просеяны, проанализированы ведущими астрофизиками, были учтены статистические погрешности, человеческий фактор. Удалось выяснить, что CGCG 396-2 — шаровое (ничего общего с шаровыми молниями — происходит от слова globulus, или "малая сфера". — Прим. Лайфа) скопление звёзд. При этом наблюдалась и другая аномалия: исходя из колебаний и сигналов, испускаемых из этого района, учёные предположили, что пространство вокруг этого формирования извивается и обладает более высокой плотностью, чем обычно. Оно как бы "гудит" или "поёт", исходя из чего CGCG 396-2 дали прозвище "поющей галактики".

Это скопление, у которого наибольшая концентрация звёзд тяготеет к центру структуры. Вместе с неподтверждёнными кандидатами их всего около двухсот (по состоянию на 2011 год было открыто 157 плюс кандидаты). Ещё некоторое время назад галактические рукава считались структурным элементом, играющим статическую роль. Согласно последним исследованиям, в том числе благодаря проекту Galaxy Zoo, в молодых спиральных галактиках изначально могут образовываться спиральные рукава разной формы и закрученности. Рукава эволюционируют, плотнее "наматываются" на галактику под воздействием массы её центральной части, и чем балдж — уплотнение галактики — массивнее, тем интенсивнее этот процесс.

О чём это говорит? О том, что звёздные структуры эволюционируют на глазах, а сами рукава сливаются, образуя что-то принципиально новое. Также учёные выдвинули предположение, что шаровые скопления и карликовые сфероидальные галактики, которые раньше разграничивали, на самом деле могут быть объектами одного порядка. Чем точнее исследования, тем больше доводов в эту пользу. В 2019 году с помощью "Хаббла" в созвездии Большой Медведицы была открыта LEDA 28316, имеющая яркое ядро, из которого исходит большое количество плотно намотанных спиральных рукавов. Уже тогда астрофизики предположили, что это карликовая галактика.

Таким образом, во Вселенной может быть бесчисленное множество постоянно развивающихся структур, которые всё время растут и могут в перспективе вызвать изменения вселенского масштаба. Что такое CGCG 396-2? Может, сверхгалактика? Сейчас учёные отмечают, что собранной на данный момент информации недостаточно для того, чтобы делать далеко идущие выводы. Пока они изучают цвет, структуру и другие характеристики, позволяющие сделать выводы об эволюции структуры. А после открытия структуры NGC 6569 было получено представление о плотности шаровых скоплений, и теперь эти данные нужно лишь расширять и углублять. Неизвестно только, окажутся ли грядущие открытия ещё более тревожными или успокоят учёных.

Это уже не первый случай, когда происходящее в созвездии Ориона заставляло астрофизиков лезть за валокордином. Известно, что там же находится звезда Бетельгейзе — красный сверхгигант, который в тысячу раз превышает радиус Солнца. В 2020 году он резко потускнел и изменил видимую форму. Тогда учёные решили, что топливо внутри Бетельгейзе закончилось и за этим может последовать взрыв, который обернётся катастрофой. Но ничего экстраординарного не случилось. Точно так же дело обстоит и с CGCG 396-2. Она растёт, образуются новые структурные элементы, сливаются рукава галактик, но пока всё протекает в штатном режиме. Однако известно, что в Galaxy Zoo совместно с ведущими астрофизиками готовят новое масштабное исследование. Может быть, тогда и будет получен исчерпывающий ответ, что такое CGCG 396-2.