Галактики – места рождения звезд. Каждая галактика имеет плотное, видимое ядро, и огромную разреженную оболочку, гало. Газы в ней имеют такую низкую плотность, что до недавнего времени их нельзя было увидеть. До 90% массы галактики ускользало от человеческого взгляда, находясь в этих гало. С Земли их никак не заметить из-за атмосферы, вносящей помехи в наблюдения.

Спектрограф Cosmic Origins Spectrograph (COS, космические истоки), уникальный прибор, установленный на Хаббле, значительно улучшил качество информации, получаемой нами о разреженных газообразных оболочках звезд. Такого мнения придерживается Тодд Трип, сотрудник Массачусетского университета в Амхерсте. Запуск Хаббла с этим инструментом увеличил точность наблюдений во много раз.

«Даже 10 лет назад большая часть материи в галактиках была невидима для нас и такое детальное изучение Вселенное было невозможно, – считает Трип. – Со спектрографом COS мы, можно сказать, теперь видим весь айсберг, а не одну его верхушку. Сегодня очень удачное время для занятия астрономией!»

Несколько статей, посвященных улучшению понимания Вселенной человеком и развитию астрономии опубликованы в номере журнала Science за 18 ноября.

«С этим новым спектрографом мы можем наблюдать галактические гало на расстояниях до 150000 парсек (1 парсек – 3.2616 световых лет), – говорит Трип. – Там, где раньше мы видели только общие очертания структуры галактики, теперь мы наблюдаем полную картину ее жизни, включая состав и динамику газов в разреженной оболочке, вариации температуры в различных точках пространства и химический состав, и все это доступно нам с невероятной степенью детализации».

При изучении галактических гало особенно важны данные о температуре и химическом составе, именно они позволяют рассчитать массу гало и изучить его влияние на эволюцию галактики.

Другая важная задача проекта Хаббла – изучение накопления галактиками материала для образования звезд. Астрономы обнаружили, что тяжелые элементы в разреженных оболочках, окружающих наиболее активные в плане звездообразования галактик, задерживают материал, поступающий во внешние области галактики при взрывах сверхновых. В ходе этого процесса горячий газ, некогда бывший звездой, выбрасывается на огромные расстояния. Наиболее быстрые частицы при этом покидают и основную часть галактики, и оболочку, но те, что медленнее, отражаются обратно при столкновениях во внешнем слое. Они возвращаются в галактику, где становятся частью новой звезды.

Специализация Трипа и его команды в университете – поведение быстро движущегося газа и материи, выброшенных сверхновыми, внутри галактики. По его словам, для них было сюрпризом узнать, насколько много массы улетает из галактики.

«Мы не только обнаружили, что галактики с активным звездообразованием всегда окружены огромными гало горячего газа, – говорит он. – Мы также сумели наблюдать этот горячий газ в движении. Мы подловили газ в тот момент, когда он улетал из галактики, покидая гало и переходя в межгалактическое пространство».

Динамика газа важна и подругой причине. Скорость движения газов в различных частях галактики различается. Меньшая скорость означает охлаждение газа, его готовность вернуться обратно во внутренние области галактики. Если же газ имеет большие скорость и температуру, он может вскоре полностью покинуть галактику.

Поскольку свет, испускаемый этой горячей плазмой настолько тусклый, что увидеть его совершенно невозможно, астрономы «подсвечивают» его сзади, точно так же, как можно увидеть движение тумана, если внутри него есть яркий источник света. В случае галактических гало в качестве таких источников обычно используют квазары, чрезвычайно яркие объекты, расположенные за изучаемой галактикой. Выбрав несколько таких источников и сведя воедино данные, полученные при их использовании, можно составить полную картину структуры и динамики газовой оболочки галактики.

Свет, испускаемый квазаром, поглощается ионами галактического гало на некоторых длинах волн. Именно это позволяет исследовать спектрограф COS, имеющий большой диапазон чувствительности, в том числе на длинах волн, покрытых малым числом других инструментов. Спектральный анализ поступающего света квазара позволяет определить химический состав гало. Особенный интерес представляет один из ионов неона.

«Наблюдая ионы неона (спектрограф позволяет для каждого химического элемента различать несколько ионов), мы обнаружили, что существует большое количество газа при температуре в несколько сотен тысяч Кельвинов, и этот газ ранее нельзя было обнаружить с такой точностью и уверенностью, – говорит Трип. – Это означает, что теперь мы можем составить представление о глобальном распределении массы в оболочке и наложить ограничения на ее диапазон температур. Мы имеем возможность засекать большое разнообразие ионов и это помогает нам определить, нагревается или остывает газ в определенном месте. Это совершенно новые данные».

Эти данные имеют и более широкое применение. Они могут быть использованы для проверки математических моделей, связанных с жизнью Вселенной. Ведь эти модели были созданы без учета горячих ионов неона, и их проверка на таких данных может значительно повысить доверие к модели.