Хаббл нанес на карту гигантское гало вокруг галактики Андромеды

Ученые были удивлены, когда обнаружили, что это тонкое, почти невидимое гало диффузной плазмы простирается на 1,3 миллиона световых лет от Галактики - примерно на полпути к Млечному Пути - и на 2 миллиона световых лет в некоторых направлениях. Это означает, что ореол Андромеды уже натыкается на ореол нашей галактики.

Они также обнаружили, что гало имеет слоистую структуру с двумя основными вложенными и отдельными оболочками газа. Это наиболее полное исследование гало, окружающего галактику.

«Понимание огромных газовых ореолов, окружающих галактики, чрезвычайно важно», - пояснила соисследователь Саманта Берек из Йельского университета. «Этот резервуар газа содержит топливо для будущего звездообразования в галактике, а также исходящие потоки от сверхновых. Он полон ключей к разгадке прошлой и будущей эволюции галактики, и мы можем изучить его в полной мере у нашего ближайшего галактического соседа».

«Мы обнаружили, что внутренняя оболочка, простирающаяся примерно на полмиллиона световых лет, намного более сложна и динамична», - объяснил руководитель исследования Николас Ленер из Университета Нотр-Дам в Индиане. «Внешняя оболочка более гладкая и горячая. Эта разница является результатом воздействия активности сверхновой в диске галактики, более непосредственно влияющей на внутреннее гало».

Признаком этой деятельности является открытие командой большого количества тяжелых элементов в газовом ореоле Андромеды. Более тяжелые элементы производятся в недрах звезд, а затем выбрасываются в космос. Затем гало загрязняется этим материалом от звездных взрывов.

Галактика Андромеды, известная как M31, представляет собой величественную спираль, состоящую примерно из 1 триллиона звезд и сопоставимую по размеру с нашим Млечным путем. На расстоянии 2,5 миллиона световых лет она настолько близко к нам, что галактика выглядит как светящееся пятно в форме сигары высоко в осеннем небе. Если бы его газовый ореол можно было увидеть невооруженным глазом, он был бы примерно в три раза шире Большой Медведицы. Это было бы самой большой особенностью ночного неба.

В рамках программы Project AMIGA («Карта поглощения ионизированного газа в Андромеде») исследователи изучали свет 43 квазаров - очень далеких, блестящих ядер активных галактик, питаемых черными дырами, - расположенных далеко за пределами Андромеды. Квазары разбросаны за гало, что позволяет ученым исследовать несколько регионов. Глядя через гало на свет квазаров, команда наблюдала, как этот свет поглощается гало Андромеды и как это поглощение изменяется в разных регионах. Огромный ореол Андромеды состоит из очень разреженного и ионизированного газа, который не испускает легко обнаруживаемого излучения. Следовательно, отслеживание поглощения света от фонового источника - лучший способ исследовать этот материал.

Исследователи использовали уникальную возможность спектрографа COS на Хаббле для изучения ультрафиолетового света квазаров. Ультрафиолетовый свет поглощается атмосферой Земли, что делает невозможным наблюдение с помощью наземных телескопов. Команда использовала COS для обнаружения ионизированного газа из углерода, кремния и кислорода. Атом становится ионизированным, когда радиация лишает его одного или нескольких электронов.

Ореол Андромеды уже исследовалась командой Ленера. В 2015 году они обнаружили, что ореол Андромеды большой и массивный. Но было мало намеков на его сложность. Теперь он нанесен на карту более подробно, что привело к более точному определению его размера и массы.

«Раньше было очень мало информации - всего шесть квазаров - в пределах 1 миллиона световых лет от галактики. Эта новая программа предоставляет гораздо больше информации о внутренней области гало Андромеды», - объяснил соисследователь Дж. Кристофер Хоук из Нотр-Дам. «Зондирование газа в пределах этого радиуса важно, так как он представляет собой что-то вроде гравитационной сферы влияния Андромеды».

Поскольку мы живем внутри Млечного Пути, ученые не могут легко интерпретировать сигнатуру гало нашей собственной галактики. Однако они считают, что ореолы Андромеды и Млечного Пути должны быть очень похожи, поскольку сами галактики очень похожи. Две галактики находятся на пути столкновения и сольются, образуя гигантскую эллиптическую галактику, примерно через 4 миллиарда лет.

Ученые изучали газовые гало более далеких галактик, но эти галактики намного меньше, а это означает, что количество достаточно ярких фоновых квазаров, чтобы исследовать их гало, обычно составляет только один на галактику. Поэтому пространственная информация по существу теряется. Из-за близости к Земле газовый ореол Андромеды вырисовывается в небе, что позволяет собирать гораздо более обширные образцы.

«Это действительно уникальный эксперимент, потому что только с Андромедой у нас есть информация о ее ореоле не только по одной или двум линиям обзора, а более чем 40», - пояснил Ленер. «Это новаторский способ запечатлеть сложность гало галактики за пределами нашего Млечного Пути».

Фактически, Андромеда - единственная галактика во Вселенной, для которой этот эксперимент может быть проведен сейчас, и только с Хабблом. Только с помощью чувствительного к ультрафиолету космического телескопа будущего ученые смогут регулярно проводить эксперименты такого типа за пределами примерно 30 галактик, входящих в Местную группу.

«Таким образом, Project AMIGA дал нам возможность заглянуть в будущее», - сказал Ленер.

Результаты исследования опубликованы 27 августа в журнале Astrophysical Journal.