Полученное с приемником MUSE изображение галактики ESO 137-001: эффект "скоростного напора".

Спиральная галактика ESO 137-001 расположена в 200 миллионах световых лет от нас. Исследователи впервые сумели выявить движения газа, который теряет ESO 137-001, врезаясь на огромной скорости в обширное скопление галактик.

Расположение спиральной галактики ESO 137-001
Координаты: (RA): 16° 13' 22.20"; (Dec): -60° 45' 15.24"

С новым приемником MUSE, установленном на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), получено лучшее на сегодняшний день изображение космической катастрофы. Новые наблюдения впервые позволили выявить движения газа, который теряет галактика ESO 137-001, врезаясь на огромной скорости в обширное скопление галактик. Эти результаты дают ключ к решению давней интригующей проблемы: почему в скоплениях галактик прекращаются процессы звездообразования.

Коллектив исследователей под руководством Мишеля Фумагалли (Michele Fumagalli) из Группы Внегалактической Астрономии и Института вычислительной космологии Дарэмского университета (Durham University) оказался одним из первых пользователей нового приемника ESO: многокомпонентного спектроскопа MUSE ( Multi Unit Spectroscopic Explorer), установленного на VLT. Наблюдая объект ESO 137-001 — спиральную галактику, расположенную в 200 миллионах световых лет от Земли в созвездии Южного Треугольника (Triangulum Australis) — они сумели получить лучшее на сегодня изображение этого объекта, которое помогает понять, что именно происходит в этой галактике, врезающейся на огромной скорости в скопление галактик Норма (Norma Cluster).

Приемник MUSE дает астрономам не просто картинку, но обеспечивает получение спектра в каждом пикселе кадра. С этим инструментом исследователи получают около 90 000 спектров при каждом наблюдении объекта, и таким образом строят невероятно детальную карту движений газа внутри него и распределения других его наблюдаемых параметров.

ESO 137-001 катастрофически теряет вещество в ходе процесса, называемого "обдирание за счет скоростного напора" (ram-pressure stripping). Такое явление происходит, когда объект движется с высокой скоростью сквозь жидкость или газ. Вы сталкиваетесь с этим физическим эффектом, когда встречный ветер отбрасывает ваши волосы назад, если вы высовываете голову из окна мчащегося автомобиля. Роль встречного ветра в данном случае играет очень разреженный горячий газ: в оболочку из него погружено скопление галактик, внутрь которого ESO 137-001 мчится со скоростью в несколько миллионов километров в час.

«Встречный ветер» срывает с галактики большую часть содержащегося в ней газа, и тем самым лишает ее строительного материала, необходимого для рождения следующих поколений молодых голубых звезд. В результате ESO 137-001, находящаяся в середине своего эволюционного пути, трансформируется из богатой газом голубой галактики в лишенную газа красную. Ученые предполагают, что наблюдаемый процесс дает ключ к разгадке давней научной тайны.

“Одна из главных проблем  в современной астрономии -- понять, как и почему галактики в скоплениях за очень короткое время эволюционируют от голубых к красным”, -- говорит Фумагалли. “То, что мы «поймали» галактику как раз в момент ее перехода из одного состояние в другое, позволяет нам понять, как именно это происходит”.

Но быть зрителями этого космического спектакля совсем нелегко. Скопление галактик Норма лежит на небе вблизи плоскости нашей галактики Млечного Пути, и заслоняется от нас огромными массами галактической пыли и газа.

С помощью приемника MUSE, смонтированного на одном из четырех 8-метровых "юнитов" VLT --Базовых телескопов, составляющих комплекс Очень Большого Телескопа обсерватории Паранал в Чили, -- ученые не только смогли зарегистрировать газ как внутри, так и вокруг галактики, но и сумели увидеть, как этот газ движется. Новый инструмент оказался таким эффективным, что за один час наблюдений позволил построить изображение галактики с высоким разрешением, а также карты распределения и движений газа в ней.

Наблюдения показали, что внешние части ESO 137-001 уже полностью лишены газа -- газ скопления галактик, нагретый до нескольких миллионов градусов, выталкивает более холодный газ из ESO 137-001, летящей по направлению к центру скопления. Вначале опустошаются спиральные ветви галактики, где распределение звезд и вещества менее плотное, чем в ее центре, и где силы гравитации удерживают газ относительно слабо. В центре галактики притяжение еще достаточно сильное, чтобы дольше выигрывать в этом противостоянии, и газ в этих областях еще наблюдается.

В конце концов весь газ, содержащийся в галактике, будет выметен из нее в виде ярких струй, стелющихся позади ESO 137-001 и дающих наглядное доказательство этого "космического грабежа". Этот великолепный "хвост", состоящий из смеси газа, выброшенного из галактики, и горячего газа, принадлежащего скоплению, простирается более, чем на 200 000 световых лет. Чтобы более подробно исследовать турбулентность, возникающую в ходе этих взаимодействий, ученые провели специальные наблюдения этих газовых потоков.

К их удивлению, новые наблюдения газового "хвоста" с приемником MUSE показали, что струи газа, уже выметенного из галактики, продолжают вращаться так же, как вращается сама галактика. Более того, удалось показать, что и вращение звезд в ESO 137-001 остается неизменным. Это еще раз подтверждает: не гравитация, а газ, заполняющий скопление, ответствен за "раздевание" галактики.

Соавтор работы Маттео Фоссати (Matteo Fossati), сотрудник Universitäts-Sternwarte (Мюнхен) и Института внеземной физики Макса Планка (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik – Гархинг, Германия), заключает: “Получив с помощью MUSE столько подробностей, мы теперь близки к полному пониманию физики процессов, происходящих при таких столкновениях. Мы видим движения галактики и газа во всех деталях, что было бы невозможно без нового уникального инструмента — MUSE. Эти и будущие наблюдения помогут нам в конце концов построить полное описание эволюции галактик”.

Примечание:
MUSE – первый спектрограф большого интегрального поля, установленный на 8-меровом телескопе. Для сравнения, во всех предыдущих наблюдениях ESO 137-001 было получено не более 50 спектров.