Наверно каждый астроном мечтает совершить нечто значимое в своей области: найти новый класс космических объектов, разрешить загадку, мучившую долгие годы ученый мир, на худой конец, как говорил наш замечательный физик В. Л. Гинзбург, обнаружить какой-нибудь физический «эффектик». И некоторым удается это сделать.

Иногда открытия совершаются в результате долгой и планомерной работы, когда ученый заранее знает, что он хочет получить (например, обнаружение у далеких звезд планет с массой Земли). А иногда открытия просто случаются, астроном буквально обнаруживает нечто — нечто необычное и очень неожиданное.

В этом смысле астроном из Германии Миша Ширмер (Mischa Schirmer), работающий в обсерватории Gemini, — везунчик: свое открытие он совершил, причем открытие оказалось «второго типа», из разряда счастливых случаев.

Основная сфера научных интересов Ширмера — поиск и изучение скоплений галактик. Как-то просматривая изображения удаленных объектов, он обнаружил на одном из снимков очень странный ярко-зеленый объект, который при этом выглядел, как галактика. Это было совершенно не похоже ни на одну из галактик, виденных астрономом ранее (зеленоватое свечение вообще редко встречается в космосе). Чтобы выяснить, почему галактика настолько ярка и при этом имеет столь необычный цвет, астроном срочно подал заявку на наблюдения с 8-метровым телескопом Европейской южной обсерватории (ESO) VLT.

«ESO очень быстро предоставила мне наблюдательное время. Спустя всего несколько дней после подачи моей заявки странный объект уже наблюдался телескопом VLT, — говорит Ширмер. — Уже через десять минут после получения наблюдательных данных в Чили они были в моем компьютере в Германии. Как только мне стало ясно, что я наткнулся на что-то действительно новое, я быстро изменил направление моих исследований в этом направлении».

Странный объект получил обозначение J2240 или — более точно — J224024.1−092748 (собственно, это точные координаты галактики на небе, ее прямое восхождение и склонение), а вместе с ним и прозвище — «зеленая фасоль». Галактика находится в созвездии Водолея на расстоянии 3,7 миллиардов световых лет от Земли и внешне выглядит вот так:

Галактика J2240, прозванная за свой необычный внешний вид «зеленой фасолью». Расстояние до галактики составляет 3,7 миллиарда световых лет, находится она в созвездии Водолея. На снимке также видно множество галактик фона, которые в большинстве своем расположенные еще дальше от Земли, чем J2240. Фото: CFHT/ESO/M. Schirmer

Астрономы изучали этот объект с мощным спектрографом «X-shooter», установленным на телескопе VLT. Разложив свет галактики на спектр (то есть на составляющие его цвета), они смогли установить химический состав светящегося вещества. Оказалось, что светятся ионизованные атомы кислорода. То, что ионизованный кислород «отвечает» за зеленое свечение, факт известный: иногда за счет присутствия кислорода межзвездные облака подкрашиваются зеленоватым (см. например, фото звездной ассоциации Лебедь OB2). Но чтобы вся галактика светилась зеленым?! Уж не замешана ли в этом сверхмассивная черная дыра в центре J2240?

Во многих галактиках существуют активно поглощающие вещество центральные черные дыры. Прожорливые монстры очень интенсивно излучают; свет от них ионизует газ в окружающем пространстве, заставляя его тоже ярко светиться. Это явление вполне могло бы объяснить свечение J2240, правда, в типичных активных галактиках такие светящиеся области обычно малы, составляя не более 10% диаметра галактики. А наблюдения J2240 показали, что у нее эта область разрослась до громадных размеров и занимает весь объем галактики!

Вероятно, область ионизации в J2240 — самая большая и яркая из всех известных.

«Зеленая фасоль», далекая галактика J224024.1−092748 крупным планом. Фото: CFHT/ESO/M. Schirmer

После этого открытия группа астрономов, возглавляемая Ширмером, просмотрела список из почти миллиарда других галактик (разумеется, с помощью компьютера) и нашла еще 16 объектов с похожими свойствами, что было подтверждено наблюдениями на телескопе «Джемини-южный». «Зеленая фасоль» из созвездия Водолея оказалась не одинока, но собратья ее встречаются чрезвычайно редко: один такой объект находится в кубе пространства со стороной в 1,3 миллиарда световых лет.

Однако находка подобных объектов может сыграть важную роль в изучении эволюции Вселенной.

«Эти светящиеся области – фантастически удачная возможность попытаться понять физику галактик. Все равно, что вставить медицинский термометр в далекую галактику, — считает Ширмер. — Обычно области ионизованного газа небольшие и тусклые, и потому видны только в близких галактиках. А в этих новооткрытых галактиках они настолько огромны и ярки, что их можно наблюдать во всех деталях даже с огромных расстояний».

галактики типа «зеленая фасоль»

«Зеленая фасоль» с собратьями, необычные цвет и яркость которых объясняется свечением ионизованного кислорода в пределах всей галактики. Из более чем миллиарда галактик, просеянных Ширмером и его коллегами, удалось выделить только 17 «фасолин». Источник: CFHT/M. Schirmer et al.

Дальнейший анализ полученных данных поставил исследователей перед еще одной загадкой: выяснилось, что черная дыра в центре J2240 гораздо менее активна, чем это ожидалось на основании размера и яркости светящейся области. Во многих активных галактиках центральная черная дыра экранируется большим количеством пыли, но не это является причиной относительного затишья в ядре «зеленой фасоли». Наблюдения на инфракрасных волнах, которые проникают сквозь пыль, показали, что центральные области J2240 (а также других «зеленых фасолин») оказались гораздо слабее, чем ожидалось. Ширмер и коллеги полагают, что в данном случае они имеют дело с явлением светового эха: светящиеся области отражают то давно пройденное состояние центральных черных дыр, когда они были гораздо более активны. Значит, эти области будут постепенно затухать по мере того, как остаточное излучение будет проходить сквозь них и рассеиваться в космическом пространстве.

Световое эхо, подобное тому, которое мы видим в J2240, позволяет астрономам изучить процесс остановки активности сверхмассивных черных дыр, понять, как, когда и почему затухает их энерговыделение и, наконец, почему мы сейчас наблюдаем так мало подобных объектов в более молодых галактиках. Этим группа и собирается заниматься в дальнейшем, дополняя полученные данные рентгеновскими и спектроскопическими наблюдениями. Ну, а вот как подытоживает первый этап Миша Ширмер:

«Открыть что-то действительно новое – заветная мечта любого астронома, такое случается раз в жизни. Я счастлив!»

По материалам ESO.