На этом обзоре галактического центра (GC) Млечного Пути показана область предлагаемого обзора JWST. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/С. Столовый (Научный центр Спитцер / Калифорнийский технологический институт)
Чтобы понять Вселенную, нам необходимо понять экстремальные процессы, которые формируют ее и управляют ее эволюцией. Такие вещи, как сверхмассивные черные дыры (СМЧД), сверхновые, массивные резервуары плотного газа и толпы звезд как на главной последовательности, так и за ее пределами. К счастью, есть место, где эти объекты обитают в непосредственной близости друг от друга: галактический центр Млечного Пути (ГЦ.)
Астрономам это известно, и они интенсивно изучали ШС. В астрономии и астрофизике существует множество вопросов без ответов, и некоторые ответы скрыты в плотно набитом ШС. Но хотя его густонаселенный характер делает эту область практически требующей изучения, это также затрудняет ее изучение. Только самые мощные телескопы обладают угловым разрешением, позволяющим понять центральную область Млечного Пути и ее густонаселенные составляющие.
К счастью, космический телескоп Джеймса Уэбба имеет угловое разрешение, позволяющее лучше понять этот регион. В новом официальном документе излагаются аргументы в пользу многоэпохального, обширного и многоволнового исследования внутренних 100 парсеков Млечного Пути.
Статья, опубликованная на сервере препринтов arXiv, называется «Обследование галактического центра JWST: Белая книга». В список авторов вошли более ста участников из более чем 80 учреждений по всему миру, а первым автором указан Райнер Шодель из Института астрофизики Андалусии (CSIC), Гранада, Испания.
«JWST обладает уникальной способностью предоставлять нам необходимые, меняющие правила игры данные», — пишут авторы. «Как сообщество, мы определили ключевые неизвестные, которые ограничивают потенциал галактического центра как лаборатории экстремальной астрофизики и понимания того, как ядра галактик формируют население галактики».
Эти изображения из официального документа показывают, как высокое угловое разрешение JWST может помочь ученым понять, что происходит в ШЦ. Левое изображение было получено телескопом Vista ESO в 2010 году. Среднее изображение было получено в 2019 году с помощью VLT ESO, а изображение справа — с JWST. Авторы и права: Л: Миннити и др. 2010 г.; М: Ногерас-Лара и др. 2019 год; Р: Предложение JWS 1939 г., ИП Дж. Лу.
Что неизвестно в этом неспокойном регионе? Сержант A*, СМЧД, лежащая в основе всего этого, неумолимо притягивает к себе материю, измельчая звезды, которые подходят слишком близко, и создавая огромную кружащуюся массу газа и пыли. Все это захватывает огромные газовые облака, и из этих облаков рождаются и затем гаснут звезды во множестве, многие из которых напоминают сверхмощные сверхновые. Ядерное звездное скопление Млечного Пути тоже находится там, и оно во много раз массивнее, чем Sgr. А* — аномалия в галактиках. А еще есть ядерная выпуклость, где собираются старые, сравнительно богатые металлами звезды.
Это исследование, если оно состоится, поможет астрофизикам распутать некоторые из самых сложных и сложных вопросов природы. В своем официальном документе многонациональная команда астрономов излагает пять ключевых вопросов, которые JWST может помочь решить в ходе кампании наблюдений, ориентированной на ШС:
Это амбициозный список вопросов, который помогает определить современное состояние астрономии и астрофизики. Возможно, единственные вещи, которые не упомянуты, — это темная материя и темная энергия, и эти два явления находятся за пределами основного внимания JWST.
Успех зависит от способности разрешить больше деталей, чем предыдущие исследования региона. «Благодаря возможности разрешить физические процессы вплоть до масштабов, разделяющих отдельные звезды, исследование обеспечит основу для решения ключевых открытых вопросов в других областях», — пишут авторы. GC — это экстремальная среда, и в науке это часто бывает: понимание крайностей помогает нам понять границы природы.
На этом изображении показан ядерный выпуклость Млечного Пути и его ядерное звездное скопление (НСК). Млечный Путь — один из немногих случаев, когда данные показывают НСК в галактике, в которой также есть СМЧД. Информация от:: Шедель и др. 2008 год
«Что движет массовыми потоками и энергетическими циклами во внегалактических ядрах и средах с высоким z?» спрашивают авторы. «Что влияет на звездообразование и эволюцию ядерных звездных скоплений, ядерных звездных дисков и их взаимодействие с центральными черными дырами?» Это все насущные вопросы.
Предлагаемое обследование предназначено для их решения. В рамках многоэпохального исследования ШС будет рассматриваться в трех отдельных эпохах, разделенных 1, 5 и 10 годами. Он будет наблюдать ядерный звездный диск и связанные с ним гигантские молекулярные облака (GMC) в центральной молекулярной зоне (CMZ), области, содержащей около 60 миллионов солнечных масс газа звездообразования. Чтобы точно увидеть регион изнутри, в исследовании будет использоваться камера NIRCam JWST и ее система фильтров.
Один телескоп не может раскрыть все, и JWST не будет одинок в этом обзоре. Успех будет зависеть от синергии с другими телескопами. ALMA и космический телескоп «Хаббл» станут частью этой наблюдательной коалиции, как и будущие телескопы, такие как Римский космический телескоп, Чрезвычайно большой телескоп ESO и японская инфракрасная астрометрическая миссия JASMINE.
«Вместе эти исследования знаменуют революцию в интерпретации текущих и будущих данных, объединяют исследования в различных областях и отвечают на ключевые открытые научные вопросы с огромным потенциалом наследия», — пишут Шодель и его коллеги.
На этом изображении показана область ШС Млечного Пути и некоторые интересные объекты, в том числе ядерное звездное скопление и связанные с ним гигантские молекулярные облака в центральной молекулярной зоне. Изображение предоставлено: Шодель и др. 2023 год
Один из вопросов, на который надеется ответить исследование, является особенно фундаментальным в астрофизике: начальная функция массы (IMF). IMF описывает, как масса распределяется во время звездообразования в гигантском облаке газа. МФМ подобен скоплению более мелких подфункций звездообразования, а также связывает отдельное звездообразование с более крупными проблемами формирования и эволюции галактик. «Таким образом, понимание свойств ММП и того, как оно ведет себя в различных средах, имеет далеко идущие последствия для теории звездообразования и за ее пределами», — говорится в документе.
Галактический центр Млечного Пути — единственный ШС, который мы можем наблюдать, и это была непростая цель. Но у JWST есть возможность исследовать этот бурный астрофизический водоворот глубже, чем когда-либо прежде. Помимо СМЧД, НСК и газовых облаков, есть и другие загадки. ШС содержит сотни загадочных намагниченных радионитей, которые до сих пор не объяснены. Кроме того, возникают вопросы об обратной связи звезд и о том, как она взаимодействует с Межзвездной средой (ISM) и как обратная связь черной дыры влияет на все это.
Если этот опрос состоится, он даст ответы, которые изменят горизонт наших знаний, а также высветят новые вопросы. Это исследование намного превзойдет другие исследования и наблюдения GC. Авторы утверждают, что смогут различить собственное движение более чем у 10 миллионов звезд в ШС. «Такие революционные данные позволили бы исследовать ШС кинематически вплоть до звезд главной последовательности масс почти солнечной», — пишут авторы, и это было бы огромным вкладом.
Как всегда, будут сюрпризы, и эти сюрпризы почти наверняка распространятся на научные темы, выходящие за рамки изучения GC. «Проект, предложенный в этом Белом документе, имеет последствия для всего сообщества GC — и за его пределами», — пишут авторы.
Информация от: Universe Today
