Международная команда астрономов в течение более полувековой серии наблюдений с помощью инструмента MUSE на Очень Большом Телескопе Европейской Южной Обсерватории составила самую подробную спектральную карту галактики Скульптора, одной из ближайших к Млечному Пути спиральных галактик.
Галактика Скульптор, или NGC 253, располагается примерно в 11 миллионах световых лет от Земли и имеет размер более 65 000 световых лет. Новые наблюдения позволили не только увидеть галактику как единую систему, но и рассмотреть её детали почти на уровне звёзд. В каждом участке изображения собраны подробные спектральные данные, что дало возможность проанализировать физические и химические свойства её компонентов. Для создания высокодетализированной мозаики потребовалось объединить более 100 экспозиций из-за огромного объёма информации.
По словам Энрико Конджу, исследователя ESO и ведущего автора работы, галактика Скульптор подходит для такого анализа: достаточно близка для разглядывания отдельных компонентов, но при этом велика для представления полноценной галактической системы. Полученное изображение показывает сложную палитру цветов: золотистые и оранжевые излучения в ядре, насыщенные синие тона во внешних рукавах, усеянные розовыми областями активного звездообразования.
Новая карта предоставляет главный инструмент для изучения эволюции спиральных галактик: она показывает распределение вещества и процессы, определяющие их движение и звездообразование.
Карта в тысячах цветов с MUSE
Главное новаторство исследования — в методике: спектрограф MUSE анализирует каждый пиксель изображения, получая полный спектр для каждой точки, превращая его в источник данных с высоким спектральным разрешением. В отличие от традиционных изображений, использующих три цветовых канала, карта галактики Скульптора представлена тысячами цветовых комбинаций, соответствующих разным химическим и энергетическим сигналам.
Каждый цвет сообщает о физическом состоянии наблюдаемого вещества: температуре, химическом составе, скорости движения. Это помогает астрономам определять возраст и тип звезд, плотность и распределение межзвездного газа, а также обнаруживать пыль. Цветовое разнообразие выявляет области звездообразования, в частности те, что связаны с излучением ионизированного водорода, которые кажутся ярко-розовыми участками.
Наблюдение за галактикой в таком масштабе и с такой детализацией позволяет связать процессы на уровне звезд с глобальной динамикой всей галактики. Такой подход особенно важен для понимания формирования и эволюции спиральных галактик.
Это также открывает новые возможности для изучения Млечного Пути, часто скрытого межзвездной пылью.
Планетарные туманности — метки для измерения удаленности галактик.
Ключевым результатом исследования стало обнаружение около 500 планетарных туманностей в галактике Скульптор. Эти объекты представляют собой газовые оболочки, выброшенные звездами солнечного типа на завершающей стадии эволюции. Их важность заключается не только в понимании жизненного цикла звезд, но и как измерительного инструмента: собственная светимость туманностей может использоваться для оценки расстояния до галактики, где они находятся.
В отличие от других внешних галактик, где обычно находят менее 100 планетарных туманностей, здесь их число велико. Полученная карта становится ключевым инструментом для калибровки внегалактических расстояний, лежащих в основе многих космологических моделей. Точное определение расстояния также позволяет лучше оценить массу галактики, распределение темной материи и историю звездообразования.
Авторы исследования применят карту для более глубокого изучения движения газовых облаков в межзвездном пространстве, рождения новых звёзд и связей между разными частями галактики.