Фантастические новые изображения и подсказки о звездах на разных стадиях их эволюции, а также о межзвездном материале, вмещающем черные дыры, - это лишь некоторые из последних результатов, полученных AKARI, новейшей миссией по исследованию неба в инфракрасном диапазоне.
С момента своего запуска в феврале 2006 года AKARI, миссия Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) с участием ЕКА, работала безупречно и уже произвела выдающиеся изображения инфракрасной Вселенной. Новые результаты, которые будут представлены на этой неделе на ежегодном собрании Национального астрономического общества Японии, дают беспрецедентные возможности увидеть области интенсивного звездообразования, звезды в самом конце их жизни, остатки сверхновых, никогда ранее не обнаруженные в инфракрасном диапазоне, далекие галактики и активные галактические ядра, содержащие черные дыры, окруженные облаками молекулярного газа.
Когда дело касается изучения образования и эволюции звезд, и вообще эволюции галактик во Вселенной, инфракрасные спутники типа АКАРИ имеют явное преимущество. Вещество, выбрасываемое в межзвездное пространство от старых звезд, нагревается звездным излучением более молодых звезд и столкновениями с веществом, уже присутствующим в межзвездном пространстве, и переизлучает эту энергию в инфракрасном диапазоне..
Поскольку молодые звезды формируются в областях с высокой плотностью, где межзвездный газ и пыль имеют наибольшую толщину, окружающий материал скрывает свет от звезды, что делает наблюдения с нормальным видимым светом чрезвычайно трудными, а иногда и невозможными. Поглощенный свет от центральной звезды, скрытой пеленой, также переизлучается в инфракрасном диапазоне. То же самое относится и к далеким галактикам, особенно недавно рожденным, которые (как и содержащиеся в них молодые звезды), как считается, покрыты толстым межзвездным материалом. Таким образом, наблюдения в инфракрасном диапазоне играют поистине решающую роль для нашего понимания таких «пылевых» целей, невидимых или едва видимых при наблюдении на других длинах волн.
От звездных яслей до умирающих звезд
Первый набор результатов AKARI, представленный в этой статье, фокусируется на эволюции межзвездного вещества в галактиках, включая цикл звездообразования, остатки сверхновых - остатки массивных звезд, заканчивающих свою жизнь катастрофическим взрывом - и потеря массы красными гигантами.
Новые звезды рождаются в самых плотных областях межзвездных облаков газа и пыли, и среди многих сложных триггеров звездообразования сжатие межзвездных облаков ударами взрыва сверхновой и сильное излучение, испускаемое звездами большой массы особенно важны. Звезды, рожденные в таких облаках, проживут свою жизнь, а также в конечном итоге превратятся в сверхновые или красные гиганты, тем самым предоставив материал для звездообразования следующего поколения и так далее.
Камера ближнего и среднего ИК-диапазона (IRC) и приборы дальнего инфракрасного диапазона (FIS) AKARI наблюдали за этим непрерывным циклом звездообразования на протяжении трех поколений звезд (см. изображение) - от «прародительских» звезд до их «дети детей» в туманности IC4954/4955, расположенной в созвездии Лисички (около 6500 световых лет от нас).
Впервые AKARI обеспечил покрытие этого звездного питомника в семи различных инфракрасных длинах волн, каждая из которых дает информацию о разных аспектах процесса звездообразования. Пространственный масштаб, охваченный этим исследованием, был огромным, размером до ста световых лет.
Прибор AKARI IRC также сделал первое в истории инфракрасное обнаружение остатка сверхновой (известного как Bo404-72.3) в Малом Магеллановом Облаке, небольшой галактике, соседствующей с нашим Млечным Путем, расположенной примерно в 200 000 световых лет от нас.
Эти данные позволили взглянуть на все еще плохо изученное взаимодействие между расширяющимся газом от взрывов сверхновых и окружающим межзвездным материалом, а также на его возможную роль в рождении новых звезд.
Звезды на более позднем этапе их жизни также наблюдались прибором IRC AKARI в шаровом скоплении NGC 104, расположенном в нашей Галактике примерно в 15 000 световых лет от нас. Звезды, населяющие это скопление, которые, как считается, образовались примерно во время создания самой нашей Галактики, похожи на то, чем станет наше Солнце примерно через 6 миллиардов лет.
Они фактически погасили свой запас топлива (водород в их ядре) и превратились в красных гигантских звезд. Своими наблюдениями AKARI предоставил первое в истории свидетельство быстрой потери массы молодыми красными гигантами в этом скоплении, явление, которое до сих пор наблюдалось только у более старых красных гигантов.
От кандидатов в гигантские черные дыры до новорожденных галактик
Благодаря своей способности исследовать мельчайшие детали, AKARI также изучил материал, окружающий черную дыру в далекой галактике, и наблюдал за эволюцией только что родившихся галактик.
Центральная часть ультраяркой инфракрасной галактики UGC 05101, расположенной в созвездии Большой Медведицы на расстоянии около 550 миллионов световых лет от Земли, до сих пор остается настоящей загадкой. Покрытая густым облаком межзвездного материала, область ядра и работающие в ней механизмы до сих пор были недоступны для наблюдения.
Благодаря высокой чувствительности AKARI астрономы собрали беспрецедентные данные об облаке молекулярного газа, окружающем регион, температура которого превышает 500°C.
Такие измерения подкрепляют идею о том, что в ядре этой галактики скрывается гигантская черная дыра, излучающая излучение, которое нагревает окружающий газ до температуры, наблюдаемой AKARI. ядра галактик и черные дыры.
И последнее, но не менее важное: данные AKARI предоставили беспрецедентную картину формирования галактик на протяжении всей истории Вселенной. Проводя наблюдения на определенной длине волны (15 микрометров), астрономы могут наблюдать инфракрасный свет, который на самом деле излучался из галактики около 6 миллиардов лет назад молодыми галактиками, в которых происходило интенсивное звездообразование.
Вслед за исследованиями, начатыми Инфракрасной космической обсерваторией ЕКА (ISO), AKARI обнаружил 280 галактик такого типа, выполнив самое глубокое в истории широкомасштабное исследование Вселенной на этой длине волны и подтвердив интенсивное формирование звезд и галактик. в тот ранний период нашей космической истории.
AKARI также проводит аналогичные исследования в широком диапазоне длин волн - исследование, которое даст исчерпывающее описание эволюции галактики на протяжении всего существования нашей Вселенной.
AKARI был запущен 21 февраля 2006 года. Он начал свои обзорные наблюдения всего неба в мае 2006 года и завершил свой первый обзор неба в ноябре 2006 года. К настоящему времени AKARI отсняло около 80 процентов всего неба.. Миссия в настоящее время находится на этапе, посвященном точечным наблюдениям, чередующимся с заполняющими пробелы наблюдениями для обзора всего неба. Большинство результатов, представленных в этом выпуске, основаны на точечных наблюдениях. Ожидается, что миссия жидкого гелиевого криогена продлится как минимум до сентября 2007 года.