Уэбб поймал космического тарантула
Когда-то во времени и пространстве разворачивалась история сотворения космоса — космический телескоп Джеймса Уэбба наблюдал за тысячами никогда не виденных ранее молодых звезд в звездном питомнике. Названная туманностью Тарантул из-за появления ее пыльных волокон в телескопах до Вебба, она была излюбленным местом астрономов для изучения звездообразования. Изображение Уэбба также выявило далекие фоновые галактики, а также подробную структуру и состав газа и пыли в этой туманности.
Изображение звездного питомника под названием туманность Тарантул, сделанное телескопами до эпохи космического телескопа Джеймса Уэбба: VLT (очень большой телескоп), VISTA (астрономический обзорный телескоп видимого и инфракрасного диапазона) и ALMA (большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы). . Это мозаика изображений в ближнем инфракрасном диапазоне λ ~ 1,0–2,2 мкм (VLT + VISTA), на которых видны яркие звезды и розоватый свет облака горячего газа. Яркие красно-желтые полосы в микроволновом диапазоне (λ ~ 1,3–1,4 мм → телескоп ALMA) соответствуют областям плотного и холодного газа, которые могут коллапсировать и образовывать новые звезды. Благодаря этой уникальной паутинообразной структуре газовых облаков астрономы назвали этот объект туманностью Тарантул.
Расположен на расстоянии всего 161 000 L.S. От нас в Большом Магеллановом Облаке туманность Тарантул — самая большая и яркая область звездообразования, известная в Местной группе галактик, в которую также входит наш собственный Млечный Путь. Эта туманность ~650 l.l. в диаметре и является наиболее активной областью звездообразования в нашей группе галактик, содержащей бесчисленные облака пыли и газа и два ярких звездных скопления. Тысячи массивных звезд в центре туманности 30 Золотой Рыбы выбрасывают вещество и генерируют сильное излучение вместе с мощными звездными ветрами. В Tarantula было обнаружено, что газообразная материя нагрета до миллионов градусов этими звездными ветрами, а также взрывами сверхновых.
Астрономы наблюдали туманность Тарантул с помощью трех инструментов, работающих вместе с телескопом Уэбба (NIRCam + NIRSpec + MIRI). В NIRCam эта область выглядит как гнездо тарантула, выстланное паутиной. Пустая область в центре туманности была создана сильным электромагнитным излучением от скопления молодых массивных звезд, которые сверкают голубым цветом в центре этого изображения. Только самые плотные области, окружающие туманность, противостоят этой эрозии, вызванной мощными ветрами массивных звезд. Мы видим их как столбы, указывающие на звездное скопление. Эти столбы содержат протозвезды, которые в конечном итоге выйдут из своих пылевых коконов и начнут разрушать туманность.
С помощью спектрографа NIRSpec астрономы наблюдали очень молодую звезду на ближней инфракрасной стадии эволюции, описанной выше. До сих пор считалось, что эта звезда может быть немного старше и уже начала очищать пузырь вокруг себя.Однако наблюдения NIRSpec показали, что протозвезда только начинает процесс выхода из своего столба и все еще находится в изолирующей оболочке. облако пыли. Без этих спектров Уэбба с высоким разрешением это эпизодическое событие в процессе формирования молодых звезд могло остаться незамеченным.
Мозаика изображений туманности Тарантул в ближнем инфракрасном диапазоне, сделанных камерой NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба. Здесь цвета были сопоставлены следующим образом: синий — фильтр F090W, зеленый — F200W, оранжевый — F335W, красный — F444W, и секция, соответствующая 50 л. С беспрецедентным разрешением видна область формирования молодых звезд, десятки тысяч которых до сих пор не обнаружены, потому что были спрятаны в облаках межзвездной пыли. Наиболее активная область — это скопление молодых массивных звезд, которые сверкают голубым цветом в центре изображения. Дальше от центральной области туманности Тарантул газ приобретает ржавый цвет, что здесь указывает на то, что туманность богата углеводородными соединениями. Этот плотный газ является материалом, из которого в будущем будут формироваться звезды.
Эта область выглядит совсем по-другому на изображении в среднем инфракрасном диапазоне, полученном телескопами MIRI и Webb. Горячие звезды исчезли, и сияют более холодные газ и пыль. В облаках звездообразования светящиеся точки указывают положение протозвезд, погруженных в окружающие облака, которые все еще накапливают массу. В то время как на более коротких длинах волн «λ» свет поглощается или рассеивается пылинками в туманности и поэтому не может быть обнаружен Уэббом. Напротив, свет с большей длиной волны, такой как средний инфракрасный диапазон (Уэбб: λ ~ 5-28 мкм), проникает сквозь эту пыль и открывает области Вселенной, которые мы еще не видели.
Одна из причин, по которой туманность Тарантул представляет особый интерес для астрономов, заключается в том, что ее химический состав близок к химическому составу гигантских областей звездообразования, наблюдаемых во время космического полудня .), когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет и процесс звездообразования достиг своего максимума. Области звездообразования в нашей галактике Млечный Путь не производят звезд с такой экстремальной скоростью, как туманность Тарантул, и имеют другой химический состав. Это делает Тарантула самым близким примером (то есть самым простым для детального наблюдения) того, что могло произойти со Вселенной в ее яркий «полдень». Телескоп Уэбба позволит астрономам сравнивать и находить различия в наблюдениях за звездообразованием в туманности Тарантул и в далеких галактиках на космическом юге. Для получения дополнительной информации об этом замечательном периоде в истории Вселенной см. обзорную статью 2020 года ( arXiv:2010.10171 ).
Несмотря на тысячи лет наблюдений человечества за небом, явление звездообразования до сих пор хранит множество загадок. Некоторые из них связаны с тем, что до сих пор не удавалось получить четкие изображения того, что происходит в непрозрачных облаках с формирующимися звездами. Космический телескоп Джеймса Уэбба только что начал открывать вселенную, которую никогда раньше не наблюдали, и это только начало переписывания истории рождения звезд.
Мозаика изображений туманности Тарантул в среднем инфракрасном диапазоне, полученных с помощью камеры MIRI и космического телескопа Джеймса Уэбба. Здесь цвета нанесены следующим образом: синий — фильтры F770W и F1000W, зеленый — F1280W, красный — F1800W, в правом нижнем углу есть участок, соответствующий 25 л.л. На более длинных волнах (здесь: средний инфракрасный диапазон против ближнего инфракрасного) свет, захваченный MIRI, фокусирует внимание на области, окружающей центральное звездное скопление, и раскрывает совершенно новое «лицо» туманности Тарантул. В этом диапазоне яркость молодых и горячих звезд в скоплении угасает, а на переднем плане появляются газ и пыль. Большое количество углеводородов светится на поверхности пылевых облаков синим и фиолетовым цветом.
Рядом расположенные изображения фрагмента туманности Тарантул в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне (слева и справа соответственно), сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба. Диагональ изображения соответствует 2,64′ (~130 л.с. на расстоянии 170 000 л.с.) на небе. На веб-сайте ESA вы можете просматривать оба изображения в интерактивном режиме, перемещая ползунок: ближний ↔ средний инфракрасный диапазон. Каждая часть спектра электромагнитного излучения показывает и скрывает разные особенности, что позволяет астрономам понять физические механизмы образования звезд.
Инфографика с приборами космического телескопа Джеймса Уэбба и диапазоном наблюдений электромагнитного излучения с длиной волны λ, выраженной в микронах (1 мкм = 0,000001 м). Человеческий глаз чувствителен к фотонам λ ~ 0,38-0,78 мкм. Телескоп Webb имеет на борту прибор MIRI для наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне (λ 5-28 мкм) и предназначен, в том числе, для для наблюдения за планетами, кометами, астероидами, пылью, нагретой звездным светом, и протопланетными дисками. Однако для наблюдений в ближнем (λ 0,6-5 мкм) ближнем инфракрасном диапазоне он использует больше приборов — NIRCam, NIRSpec (например, наблюдения туманности Тарантул) и FGS/NIRISS, которые позволяют наблюдать звезды и галактики в процессе образования, звездных популяций в близлежащих галактиках, молодых звезд Млечного Пути и объектов пояса Койпера.
