С помощью телескопа HST (Космический телескоп Хаббл) можно было нанести на карту огромное облако газов, называемое гало, которое окружает галактику в созвездии Андромеды (M31) - ближайшего большого галактического соседа к Млечному Пути. Ученые были удивлены, обнаружив, что это тонкое, почти невидимое гало рассеянной плазмы, которое простирается на 1,3 миллиона световых лет от M31 (примерно половина расстояния до Млечного Пути) до примерно 2 миллионов световых лет в некоторых направлениях. Это означает, что гало галактики Андромеды сталкивается с гало нашей галактики. Было обнаружено, что гало M31 имеет слоистую структуру с двумя отдельными газовыми оболочками. Это наиболее подробные исследования гало, окружающего галактику.
« Понимание огромного газового гало, окружающего галактику, чрезвычайно важно. Это резервуар газа, который в будущем станет топливом для образования звезд в галактике. Наконец, мы можем подробно изучить его в ближайшей галактике »
- говорит Саманта Берек из Йельского университета в США
« Мы обнаружили внутреннюю оболочку размером около полумиллиона световых лет, которая намного сложнее и динамичнее. Внешняя оболочка более гладкая и горячая. Эта разница, скорее всего, в результате прямого воздействия на внутренний гало взрывов сверхновых в диске галактики » ,
- объясняет руководитель группы Николас Ленер из Университета Нотр-Дам в Индиане, США.
Признаком этой активности, обнаруженной группой ученых, является наличие большого количества тяжелых элементов в газовом гало галактики Андромеды. Внутри звезд образуются тяжелые элементы, которые затем выбрасываются - иногда с большой силой, когда звезда умирает. Затем этот ореол загрязняется материалом от звездных взрывов.
Галактика Андромеды, также известная как M31 , представляет собой огромную спиральную галактику, в которой насчитывается около 1 000 миллиардов звезд. Его размер сопоставим с Млечным путем. С близкого расстояния, около 2,5 миллионов световых лет, он кажется похожим на полосу света в форме сигареты, поднимающуюся высоко на фоне осеннего неба. Если бы его газовый ореол можно было увидеть невооруженным глазом, он был бы примерно в три раза больше Большой Медведицы. Так что это, несомненно, был бы одним из самых больших объектов, видимых в ночном небе.
Исследование проводилось в рамках проекта AMIGA (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda), в рамках которого наблюдался свет от 43 квазаров далеко за пределами галактики Андромеды (квазары - очень далекие яркие ядра активных галактик, которые питаются от через сверхмассивные черные дыры). Эти квазары разнесены в разные стороны (см. Рисунок ниже), что позволяет изучать разные области гало M31. Глядя через это огромное гало в свете квазара, астрономы наблюдали, как свет квазара поглощается гало и как это поглощение изменяется от региона к региону. Огромное гало галактики Андромеды состоит из разреженного и ионизированного газа, который не излучает легко обнаруживаемое электромагнитное излучение. Следовательно, отслеживание поглощения света от фонового источника (или квазаров) - лучший способ изучить эту структуру.
Ученые использовали спектрограф COS (Cosmic Origins Spectrograp) в сотрудничестве с космическим телескопом Хаббл для изучения ультрафиолетового света от квазаров. Ультрафиолетовый свет поглощается атмосферой Земли, что делает эти наблюдения невозможными с помощью телескопов на Земле. Исследовательская группа использовала спектрограф COS для наблюдения спектральных линий ионизированного газа, полученного из атомов углерода, кремния и кислорода. Атом становится ионизированным, когда излучение выбивает из него один или несколько электронов.
Гало галактики Андромеды ранее изучалось командой Ленера. А именно, в 2015 году они обнаружили, что гало галактики Андромеды огромно и массивно. Тогда были лишь некоторые подозрения относительно ее сложности. В текущем исследовании ученые очень подробно нанесли на карту гало галактики Андромеды, намного более подробно определив ее размер и массу.
«В предыдущих исследованиях наблюдались только шесть квазаров, отображающих гало M31 на расстоянии около 1 миллиона световых лет. Текущий исследовательский проект предоставил гораздо больше информации о внутреннем гало галактики Андромеды. Наблюдения за газообразным веществом внутри этой сферы важны, потому что это область гравитационного взаимодействия M31 , - объяснил Дж. Кристофер Хоук , ученый из Университета Нотр-Дам.
Нам нелегко понять свойства гало нашей собственной галактики, потому что мы находимся внутри Млечного Пути. Однако астрономы считают, что гало Андромеды и гало Млечного Пути должны быть очень похожи, поскольку две галактики очень похожи друг на друга. Обе галактики находятся в процессе столкновения, и примерно через 4 миллиарда лет они сольются в гигантскую эллиптическую галактику.
Астрономы также изучают гало более далеких галактик. Однако они занимают гораздо меньшую площадь неба - что обычно означает, что для одной галактики существует только один фоновый квазар, достаточно яркий, чтобы изучать гало галактики. Следовательно, пространственная информация теряется. Напротив, гало соседней галактики Андромеды покрывает большую часть земного неба, что позволяет проводить более подробные наблюдения.
« Это уникальное исследование, потому что о гало галактики Андромеда у нас есть информация не только в одном или двух направлениях, но и более чем в сорока. Это новаторский подход, который направлен на запечатление всей сложности галактического гало за пределами Млечного Пути » , - сказал Ленер
Фактически, галактика Андромеды - единственная галактика, для которой в настоящее время могут проводиться эти наблюдения, и только с телескопом HST. В будущем астрономы смогут регулярно изучать около 30 галактик в Местной группе галактик , используя космические телескопы следующего поколения, которые можно будет наблюдать в ультрафиолетовом диапазоне.
« Таким образом, проект AMIGA также дает нам возможность заглянуть в будущее», - сказал Ленер.
