Webb obalił mit galaktyki Sombrero

Galaktyka Messier 104 (M104) jest nazywana również Sombrerem ze względu na podobieństwo na zdjęciach w zakresie optycznym do meksykańskiego kapelusza z szerokim rondem. Jednak na najnowszym zdjęciu z teleskopu Webba już nie ma sombrera.
Wszystkiemu „winna” podczerwień!
Pokazane na tytułowej ilustracji u góry zdjęcie galaktyki Sombrero zarejestrował teleskop Webba z instrumentem MIRI w średniej podczerwieni. Wykorzystano następujące filtry o długościach fali 7,7 / 11,3 / 12,8 μm, którym zostały przypisane odpowiednio kolory: niebieski / zielony / czerwony.
Na ilustracji: Zdjęcie z 2000 roku galaktyki Sombrero wykonane w zakresie optycznym z pomocą teleskopu naziemnego VLT ANTU (Obserwatorium Paranal, Chile). Galaktykę otacza jasne halo sferyczne, na które składa się bardzo dużo gromad kulistych (około 2000 – dla porównania wokół naszej Drogi Mlecznej orbituje ich prawie 10 razy mniej). Źródło: ESO/P. Barthel Acknowledgments: Mark Neeser (Kapteyn Institute, Groningen) and Richard Hook (ST/ECF, Garching, Germany)
Znikła intensywna poświata z obszaru jądra galaktyki, która jest charakterystyczna dla obrazów M104 w świetle widzialnym (przykłady w niniejszym materiale zdjęcia z teleskopów Hubble’a i VLT). W miejscu sombrera ukazał się gładki dysk wewnętrzny, który na zdjęciach z historycznego już teleskopu Spitzera nie zawiera wielu szczegółów.
Dopiero przy znakomitej rozdzielczości Webba, ujawniło się całe bogactwo budowy zewnętrznego pierścienia, które pokazuje rozmieszczenia pyłu będącego podstawowym budulcem ciał niebieskich. Po raz pierwszy zaobserwowano w podczerwieni skomplikowane zagęszczenia w zewnętrznym pierścieniu tej galaktyki.
Na ilustracji: Zdjęcie z 2003 roku galaktyki Sombrero uzyskane teleskopem Spitzera w bliskiej i średniej podczerwieni w czterech filtrach o długościach fali 3,6 / 4,5 / 5,8 / 8,0 μm prezentowanym odpowiednio w barwach niebieska / zielona / pomarańczowa / czerwona. Dla porównania - na tytułowej fotce z Webba o znacznie lepszej rozdzielczości wykorzystano bardziej długofalowe filtry: 7,7 / 11,3 / 12,8 μm. Źródło: NASA/JPL-Caltech and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Astronomowie uważają, że zaobserwowana grudkowata natura pyłu, może wskazywać na obecność młodych obszarów gwiazdotwórczych – tym bardziej, że instrument MIRI zarejestrował cząsteczki zawierające węgiel, zwane wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi PAH (j.ang → Polycyclic Aromatic Hydrocarbons).
Jednak w pierścieniach pyłowych galaktyki Sombrero nie zachodzą zbyt intensywne procesy gwiazdotwórcze, ponieważ statystycznie rodzi się mniej niż 1 Mʘ gwiazd rocznie. Dla porównaniu w Drodze Mlecznej rocznie około 2 Mʘ zamieniają się w gwiazdy, a w galaktyce Cygaro (M82) – nawet 10 razy więcej niż w Drodze Mlecznej
W centrum galaktyki Sombrero rezyduje supermasywna czarna dziura, której masę szacuje się na miliard Mʘ. Jest to jedna z najbardziej masywnych znanych nam czarnych dziur w najbliższym otoczeniu, ponieważ Messier 104 znajduje się około 30 milionów l.św. od Ziemi w konstelacji Panny.
Ta supermanywna czarna dziura nie akreuje dużej ilości otaczającej materii, o czy świadczy jej niska jasność. Posiada jasny i stosunkowo mały dżet.
W gromadzie galaktyk w Pannie jest to jedna z najbardziej masywnych galaktyk na południowym jej skraju – masa M104 jest szacowana na ~800 miliardów Mʘ.
Na ilustracji: Zdjęcie z 2001 roku niepodobne do znanej nam galaktyki Sombrero,ponieważ zostało wykonane w zakresie rentgenowskim przez teleskopu satelitarny Chandra. Widać gorący gaz, który wypełnia centralny obszar dysku oraz jasne plamki odpowiadające czarnym dziurom w galaktyce M104 i poza. W centrum galaktyki Sombrero znajduje się supermasywna czarna dziura o masie miliardów mas Słońca, która nie wykazuje nadzwyczajnej aktywności w pożeraniu materialnego otoczenia. Źródło: NASA/UMass/Q.D.Wang et al.
Na ilustracji: Połączony obrazów galaktyki Sombrero z obrazów w różnych zakresach widma (zakres rentgenowski – satelita Chandra, zakres optyczny – teleskop Hubble’a, podczerwień – satelita Spitzer). Źródło: X-ray: NASA/UMass/Q.D.Wang et al.; Optical: NASA/STScI/AURA/Hubble Heritage; Infrared: NASA/JPL-Caltech/Univ. AZ/R.Kennicutt/SINGS Team
W galaktyce Sombrero znajduje się bogaty układ około 2000 gromad kulistych (prawie 10 razy więcej krążących wokół naszej Galaktyki). Są to unikalne „labolatoria badawcze” dla astronomów o średnicach rzędu 10-300 l.św. i kształcie zbliżonym do kulistego, które tworzą układ związany grawitacyjnie od dziesiątek tysięcy do miliona gwiazd o takim samym wieku, aczkolwiek o całym przekroju statystycznym różnych masach. Gromady kuliste poszerzają naszą wiedzę na temat powstawania i ewolucji gwiazd.
Na zdjęciu z teleskopu Webba galaktyka Sombrero wygląda jak wydłużony niebieski dysk z jasnym jądrem, który jest otoczony przez plamkami gwiazd i grudkowatym pierścieniem zewnętrznym. W tle widać również wiele innych galaktyki o różnych kształtach i kolorach. Różnorodność kolorów wskazuje na ich różnice w ich odległościach oraz właściwości fizyczne (np. różnice populacje gwiazd, rozkład materii międzygwiazdowej, zawartość pyłu, itp.).
Na ilustracji: Zdjęcie galaktyki Sombrero (30 mln l.św. od nas - w konstelacji Panny) uzyskane teleskopem Webba i instrumentem MIRI, które ujawnia grudkowatą naturę pyłu tworzącego jej zewnętrzny pierścień. Jest to zdjęcie w średniej podczerwieni, na którym wyraźniej widać obłoki gazowo – pyłowe z zewnętrznego dysku galaktyki Sombrero.
Wewnętrzna część tego dysku (wydaje się jaśniejsza, usiana gwiazdami) ukazuje obszary o umiarkowanej aktywności, zaś jego zewnętrzna część (biało - niebieskie odcienie), ujawnia grudkowatą teksturę podobną do chmury (te struktury pyłu są kluczowe dla zrozumienia procesów ewolucyjnych w galaktyce Sombrero).
W tej galaktyki zachodzą niezbyt intensywne procesy gwiazdotwórcze, podczas których statystycznie powstaje mniej niż 1 Mʘ gwiazd rocznie (dla porównaniu w Drodze Mlecznej rocznie około 2 Mʘ zamieniają się w gwiazdy).
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI
Na ilustracji: Zdjęcie galaktyki Sombrero uzyskane w średniećj podczerwieni teleskopem Webba i instrumentem MIRI, na którym zaznaczono kierunki na niebie (N-E), odcinek odpowiadający rozmiarom 8,5 tys. l.św. przy odległości tej galaktyki oraz następujące mapowanie kolorów: niebieski / zielony / czerwony – odpowiadające filtrom o długościach fali 7,7 / 11,3 / 12,8 μm. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI
Na ilustracji: Połączone zdjęcia galaktyki M104 (galaktyka Sombrero) w średniej podczerwieni (po lewej - teleskop Webba z instrumentem MIRI – zdjęcie z 2024 r.) i zakresie widzialnym (po prawej – teleskop Hubble’a – zdjęcie z 2010 r.). Na stronie internetowej ESA można interaktywnie oglądać oba zdjęcia przesuwając suwak: średnia podczerwień ↔ zakres optyczny. Źródło: NASA & ESA
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
• Hats Off to NASA’s Webb: Sombrero Galaxy Dazzles in New Image
• James Webb Telescope Reveals Hidden Details of Sombrero Galaxy
• What JWST found beneath the Sombrero galaxy’s hat
Źródło: NASA, ESA
Na ilustracji: Dwie wersje słynnej galaktyki Sombrero sfotografowane przed teleskop Webba w średniej podczerwieni (u góry) i teleskop Hubble’a w świetle widzialnym (na dole). Zdjęcie górne prezentuje wygładzony, wewnętrzny dysk tej galaktyki, a zdjęcie dolne – rozciągłą poświatę pochodzącą od centralnego zgrubienie galaktycznego zawierającego gwiazdy. Na obu zdjęciach widać grudkowatą naturę pyłu, który jest budulcem zewnętrznego pierścienia galaktyki Sombrero.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Hubble Heritage Project (STScI, AURA)