Москва
20 сентября ‘20
Воскресенье

Сразу 21 редчайшую галактику открыла виртуальная обсерватория

Российские и французские астрономы открыли сразу два десятка галактик редчайшего типа. До сих пор ученые знали лишь о шести. О новой методике поисков авторы рассказали корреспонденту Infox.ru.

У астрономов есть старая поговорка: «Галактики -- как люди. Кажутся нормальными, пока не узнаешь ближе». Имя автора афоризма давно кануло в Лету, однако количество вариаций на тему неизменно растет. Например: «Галактики -- как люди. С возрастом набирают вес» или «Спиральные галактики -- как люди. У большинства -- два рукава».

Одно из самых удачных выражений -- «Галактики -- как люди. В большинстве не самые блестящие». И действительно, галактики-гиганты вроде родного для нас Млечного Пути встречаются во Вселенной редко. Все галактики, как и люди, очень разные, но большинство из них -- это карлики и середнячки.

Странные карлики

Часто именно карликовые галактики оказываются для астрономов самой большой загадкой. С гигантами проще: они образуются за счет многочисленных слияний и поглощений галактик поменьше. Сценарии таких слияний могут быть самыми разными, и в их разнообразии несложно отыскать объяснение практически любому финальному результату, который видно в телескоп. А вот история карликовых галактик не должна быть чересчур сложной, так что каждый необычный объект из этого класса -- настоящий вызов теории и средство для ее проверки.

М32читается как «Месье 32». Это номер по каталогу француза Шарля Месье, составившего один из первых списков небесных туманностей. Сама туманность Андромеды имеет в нем номер 31, а другой ее спутник -- номер 110.
Возможно, самый загадочный класс карликов -- это так называемые компактные эллиптические галактики. Первый такой объект был открыт еще в середине XVIII века французом Гийомом ле Жентилем и известен как М32, спутник нашей гигантской соседки -- туманности Андромеды.

М32 испускает столько же света, что и типичная карликовая галактика, но при этом в десять раз меньше обычного карлика. Представьте себе, что Москву со всеми 10 млн ее населения переселили в пределы Садового, а то и Бульварного кольца. Примерно такова плотность звездного населения М32 в сравнении с другими галактиками ее яркости. Как возникают такие объекты, астрономы напряженно гадают уже не одно десятилетие. Однако проверять свои теории им по большому счету не на чем.

Редкий экземпляр

Казалось бы, искать компактные эллиптические галактики должно быть несложно. Благодаря маленькому размеру поверхностная яркость М32 и ее аналогов оказывается в 100 раз выше, чем у типичных карликов, а значит, они должны хорошо выделяться на фоне неба. И тем не менее за 260 лет, прошедших с момента обнаружения М32, астрономы смогли найти лишь пять похожих объектов.

Последний такой аналог астрономы из России, Франции и Бразилии под руководством Игоря Чилингаряна из Парижской обсерватории и Государственного астрономического института имени Штернберга при МГУ нашли всего два года назад. Находится он на расстоянии полмиллиарда световых лет от нас, в 200 раз дальше, чем М32, в центре крупного скопления галактик Abell 496.

Как рассказал Игорь Чилингарян в интервью Infox.ru, то открытие было, по сути, случайным. Он и его коллеги заподозрили неладное, анализируя цвета объектов на изображении, полученном Канадо-Франко-Гавайским телескопом диаметром 4 м. Один из объектов выглядел практически как звезда, однако соотношение яркости в разных спектральных фильтрах подсказывало, что это галактика. Ученые воспользовались вдвое более крупным телескопом VLT в Чили и получили спектр загадочного объекта. Это действительно была не звезда, а далекая галактика.

«Стало понятно, что объект, который мы видим, -- двойник М32, -- говорит Чилингарян. -- Это подтвердили и данные с космического телескопа имени Хаббла, которые мы нашли в публичном архиве и проанализировали».

Взяли числом

После этого «случайного» открытия очень важного объекта астрономы решили заняться систематическим поиском компактных эллиптических галактик в скоплениях. В результате они нашли 55 кандидатов в двойники М32, и 21 из них уже точно компактные эллиптические галактики (это не значит, что оставшиеся 34 кандидата к таковым не относятся, просто их статус пока не проверен). Статья ученых из Франции, России, Швейцарии, Канады и Германии под руководством все того же Игоря Чилингаряна принята к публикации в последнем номере Science.

Таким образом, астрономы теперь могут проверять свои теории на 27 компактных эллиптических галактиках. «По сравнению с шестью, которые имелись на момент начала исследования, это уже другой качественный уровень», -- не без гордости заметил ведущий автор работы в разговоре с корреспондентом Infox.ru. Выяснилось, в частности, что звезды во всех найденных галактиках содержат большое число тяжелых элементов, что характерно вовсе не для карликовых, а для крупных галактик.

Численное моделирование эволюции галактик, которое авторы провели с помощью суперкомпьютеров Федеральной политехнической школы швейцарской Лозанны и Женевской обсерватории, показало, что наблюдаемые характеристики объектов превосходно воспроизводит один-единственный механизм их образования -- так называемая приливная обдирка. Двигаясь вокруг центра скопления, небольшие галактики испытывают сильное приливное воздействие со стороны своих более крупных соседок. Притяжение гигантов отрывает звезды и газ из внешних частей карликов от их ядер, и в конечном итоге от небольшой галактики только это ядро и остается.

«С помощью численного моделирования мы воспроизвели свойства наблюдаемых объектов -- и морфологию, и маленькие радиусы, -- говорит Чилингарян. -- Тем самым полностью подтвердили теорию приливной обдирки». Работа астронома и его коллег -- очень весомый аргумент в пользу того, что загадочные компактные эллиптические галактики -- это просто ядра крупных и средних спиральных систем, рукава которых были полностью потеряны в результате приливного взаимодействия. В ходе такой обдирки галактики могут похудеть в десять раз!

Виртуальный ученый

Однако помимо разрешения загадки происхождения компактных эллиптических галактик не менее интересна и методика работы авторов. Статья в Science -- один из первых примеров серьезного открытия, сделанного с помощью Виртуальной обсерватории. Это автоматизированная система работы с астрономическими данными, опубликованными в интернете, которую несколько десятков астрономов по всему миру разрабатывают с начала нашего века.

Без Виртуальной обсерватории такая работа вряд ли была бы возможна. Дело в том, что ради выявления 55 кандидатов в двойники М32 ученым пришлось проанализировать данные примерно о 1200 галактиках в 63 скоплениях. Их изображения в разное время и в рамках совершенно независимых наблюдательных программ получила широкоугольная и планетная камера WFPC2 космического телескопа имени Хаббла. Для каждого объекта необходимо было определить яркость, цвет, размеры и форму. И если бы все это делалось вручную, заканчивать нынешний анализ, наверное, пришлось бы детям или внукам Игоря Чилингаряна.

Платформа Виртуальной обсерватории позволяет провести анализ примерно за сутки и всем желающим, у кого есть доступ к интернету. В соответствии с заданными критериями поиска Виртуальная обсерватория сама находит в сети данные, скачивает их, анализирует изображения, ищет на них галактики, определяет их свойства и отбирает кандидатов в соответствии с требованиями, которые задает пользователь. В случае компактных эллиптических галактик такими требованиями стали «найти в изображениях скоплений объекты, яркость, форма, размеры и цвет которых такие же, как были бы у М32, если отнести ее на расстояние далекого скопления».

Подтверждение кандидатовРасстояние до 14 объектов-кандидатов удалось определить, не наводя на них телескоп: данные по восьми галактикам удалось выловить из старых статей, а для шести объектов спектры, по которым легко определить расстояние, имелись в базе данных Слоановского цифрового обзора неба SDSS, которую Виртуальная обсерватория запрашивала без всякого участия астрономов.
Правда, даже выполнение всех этих условий не дает уверенности в том, что ученые нашли настоящего двойника М32. Ведь точно так же могут выглядеть нормальные эллиптические галактики, расположенные далеко-далеко на заднем фоне, или галактики с активными ядрами, распределение яркости которых тоже сильно сконцентрировано к центру. Виртуальная обсерватория позволила провести и эту проверку: она сама делала запросы к базам данных по рентгеновским источникам, отсеивая возможные активные ядра (они почти всегда светятся в рентгене, но в данном случае таковых не оказалось), и выясняла, не было ли расстояние до интересующего объекта измерено в какой-то из ранее опубликованных статей.

Снять сливки и не захлебнуться

По словам Чилингаряна, работа, опубликованная в Science, это фактически новая концепция научного исследования в астрономии. «И не только в астрономии. В любой области науки, где данные выставляются во всеобщий доступ», -- настаивает автор.

Движение в сторону полной публичности собранных данных в надежде, что какая-то их часть, которой ты не придал значения, окажется важной для твоих коллег, и вправду заметное течение в современной науке. Астрономы, возможно, раньше поняли преимущества такой открытости, хотя некоторые «пережитки прошлого» (вроде годичного моратория на публикацию данных) сохраняются и даже объяснимы. Тем не менее такой же модели все больше следуют и физики, и геологи, и биологи, и консервативные антропологи. Даже генетики и медики начинают публиковать все собранные данные, героически преодолевая сопротивление корпораций, финансирующих их работы.

Однако у этого движения есть и оборотная сторона: объем публикуемых данных начинает существенно превосходить возможности их обработки любыми стандартными методами, и попытки проанализировать имеющиеся в публичном пространстве данные начинают потихоньку захлебываться в их объеме. Системы автоматического поиска и анализа данных, существующих в публичном пространстве, возможно, единственный выход.

«Проблема в том, что данных у людей становится существенно больше, чем они в состоянии переварить, -- резюмирует Игорь Чилингарян. -- Виртуальная обсерватория -- единственный способ разобраться во всем этом и снять сливки».

Читайте нас в Дзене
Подписаться
Полная версия