Международная группа астрономов использовала космический телескоп Джеймса Уэбба для исследования галактики Мессье 82, вспыхнувшей в результате звездообразования. Расположенная на расстоянии 12 миллионов световых лет в созвездии Большой Медведицы, М82 относительно компактна по размеру, но в ней наблюдается бурная активность. Для сравнения, новые звезды рождаются там в 10 раз быстрее, чем в нашей родной галактике Млечный Путь. Команда направила прибор NIRCam (камеру ближнего инфракрасного диапазона) Уэбба к центру Мессье 82, чтобы поближе познакомиться с физическими условиями, которые способствуют этому процессу.

"M82 многократно наблюдалась, потому что ее можно рассматривать как прототип галактики со вспышкой звездообразования, — говорит Альберто Болатто, ведущий автор исследования. — Ее уже рассматривали космические телескопы Спитцер и Хаббл. Благодаря размеру и разрешению Уэбба мы можем взглянуть на эту галактику и увидеть все эти новые красивые детали".

Процесс звездообразования по-прежнему остается загадкой, поскольку место действия  буквально окутано завесой из пыли и газа, что затрудняет наблюдение за этим явлением. К счастью, способность Уэбба видеть в инфракрасном диапазоне является преимуществом в этих условиях. Более того, свежие изображения самого центра звездообразования были получены с использованием режима NIRCam, который не позволял очень яркому источнику света перегружать детектор.

В то время как темно-коричневые потоки пыли все еще пронизывают светящееся белое ядро ​​M82 даже на этом инфракрасном изображении, камера NIRCam Уэбба открыла доступ к уровню детализации, который исторически не был доступен. Если посмотреть ближе к центру, то маленькие пятнышки, отмеченные зеленым цветом, обозначают концентрированные области железа, большая часть которых представляет собой остатки сверхновых. Маленькие пятна красного цвета — это регионы, где молекулярный водород освещается излучением близлежащей молодой звезды.

"Это изображение показывает силу Уэбба, — отмечает Ребекка Леви, второй автор исследования из Университета Аризоны в Тусоне. — Каждая белая точка на этом снимке — либо звезда, либо звездное скопление. Мы можем начать различать все эти крошечные источники, что позволит нам подсчитать точное число всех звездных скоплений в этой галактике".

Глядя на M82 в немного более длинных инфракрасных волнах, можно увидеть комковатые потоки, показанные красным, которые простираются над и под плоскостью галактики. Эти газовые стримеры представляют собой галактический ветер, вырывающийся из ядра звездообразования.

Одной из целей исследовательской группы было понимание того, как этот галактический ветер, вызванный высокой скоростью звездообразования и последующими сверхновыми, запускается и влияет на окружение. Разобравшись с центральной частью M82, ученые смогли изучить, откуда появляются эти потоки, и получить представление о том, как в них взаимодействуют горячие и холодные компоненты.

Инструмент NIRCam Уэбба хорошо подходит для отслеживания структуры галактического ветра по излучению сажистых химических молекул. Они известны как полициклические ароматические углеводороды или ПАУ. Их можно рассматривать как очень мелкие пылинки, которые выживают при более низких температурах, но разрушаются в жарких условиях.

К большому удивлению команды, взгляд Уэбба на выбросы ПАУ подчеркивает тонкую структуру галактического ветра — аспект, ранее неизвестный. Изображенное красными нитями излучение распространяется от центральной области, где расположен центр звездообразования. Еще одной неожиданной находкой стало сходство структур выбросов ПАУ и горячего ионизированного газа.

"Было неожиданно увидеть, что они похожи, — сказал Болатто. — ПАУ не должны сохраняться продолжительное время под воздействием такого сильного радиационного поля, поэтому, возможно, они постоянно пополняются. Это бросает вызов нашим теориям и показывает, что необходимы дальнейшие исследования".

Наблюдения Уэбба за M82 в ближнем инфракрасном диапазоне также вызывают вопросы о звездообразовании, на некоторые из которых команда надеется ответить с помощью дополнительных данных, собранных с помощью космического телескопа. Две другие статьи этой группы, характеризующие звездные скопления и корреляции между компонентами ветра M82, почти завершены.

В ближайшем будущем у команды будут готовые для анализа спектроскопические наблюдения, а также дополнительные крупномасштабные изображения галактики и ее ветра. Спектральные данные помогут астрономам определить точный возраст звездных скоплений и дадут представление о том, как долго длится каждая фаза звездообразования. В более широком масштабе изучение активности в таких галактиках, как M82, может углубить понимание ранней Вселенной.

Результаты исследования были приняты к публикации в The Astrophysical Journal.