[JWST] Молодые звёздные скопления в близкой спиральной галактике NGC 628

 

Сверху: составное изображение NGC 628, где излучение полициклических ароматических углеводородов на длине волны 3,3 мкм (NIRCam/F335M) показано красным, линия Brα (NIRCam/F405N) — зелёным, а звёздный континуум (NIRCam/F444W) — синим. Кружками отмечены положения формирующихся молодых звёздных скоплений. Область интереса, на которой сосредоточена статья, выделена белой рамкой и дополнительно увеличена на трёх нижних панелях.

Снизу: увеличенные фрагменты показывают изображение NIRCam/F335M в качестве фона, а также следы щелей наблюдений NIRSpec/MOS для этой области (с идентификаторами щелей) в трёх различных конфигурациях Micro-Shutter Assembly (слева, по центру и справа).

Credit: arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2603.09866

Tomasz Nowakowski, phys.org, 21 марта 2026 года

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), международная команда астрономов исследовала близкую спиральную галактику NGC 628. Результаты наблюдательной кампании, опубликованные 10 марта на сервере препринтов arXiv, позволили лучше понять популяцию формирующихся молодых звёздных скоплений в этой галактике.

Молодые звёздные скопления

Молодые звёздные скопления (YSC) — это плотные гравитационно связанные группы недавно образовавшихся звёзд, которые являются фундаментальными строительными блоками галактик. Обычно их возраст не превышает 100 миллионов лет, и они часто формируются в богатых газом средах спиральных галактик или галактик со вспышками звездных рождений. Изучение YSC важно для понимания процессов формирования, эволюции звёзд и динамики галактик.

Исследования YSC невозможны без изучения самой ранней стадии их жизни — так называемой стадии формирования. На этой стадии скопления всё ещё погружены в пылевое облако, из которого они родились, а обратная связь от массивных звёзд сильно влияет на окружающую среду, формируя многофазную межзвёздную среду (ISM). В результате такие формирующиеся скопления (eYSC) в течение некоторого времени невидимы в оптическом диапазоне и потому часто ускользают от оптических обзоров.

Близкая галактика с формирующимися скоплениями

Недавно группа астрономов под руководством Хелены Фаустино Виейры из Стокгольмского университета решила подробно изучить eYSC в галактике NGC 628 или Мессье 74, расположенной примерно в 30 миллионах световых лет от Земли. Это крупная спиральная галактика с двумя чётко выраженными спиральными рукавами.

Галактика, возраст которой оценивается в 10–13 миллиардов лет, известна активным звездообразованием (с общей скоростью порядка 1,7 солнечной массы в год) и содержит множество молодых звёздных скоплений в своих спиральных рукавах.

Команда Виейры использовала спектрограф ближнего инфракрасного диапазона JWST (NIRSpec) для изучения популяции YSC в NGC 628, поскольку этот инструмент способен «пробивать» пылевые молекулярные облака и выявлять формирующиеся скопления. Наблюдения проводились в рамках программы Feedback in Emerging extrAgalactic Star clusTers (FEAST).

С помощью NIRSpec исследователи охарактеризовали спектральные свойства начальной выборки из 14 eYSC в NGC 628, а также областей фотодиссоциации и диффузной межзвёздной среды. Было обнаружено, что скопления находятся на ранних стадиях эволюции, частично погружены в родительское облако и активно воздействуют на окружающую среду через обратную связь.

Что JWST рассказал о eYSC в NGC 628?

В частности, наблюдения выявили многочисленные линии рекомбинации гелия и водорода, указывающие на области ионизованного атомарного водорода (области H II), возбуждаемые формирующимися скоплениями. Кроме того, были обнаружены переходы молекулярного водорода и яркое излучение полициклических ароматических углеводородов на длине волны 3,3 мкм, исходящее из областей фотодиссоциации, связанных с этими молодыми скоплениями.

Полученные данные показывают, что исследуемые скопления находятся на ранней и энергичной стадии эволюции, содержащей горячие молодые массивные звёзды с высокой ионизирующей способностью. Оценки потока ионизирующих фотонов указывают на то, что излучение eYSC в основном определяется звёздами спектральных классов O8.5V–O8V.

Исследование подтвердило, что изученные eYSC в NGC 628 действительно молоды, что согласуется с возрастами, полученными из фотометрического моделирования спектральных энергетических распределений (SED) — медианный возраст составляет около 3 миллионов лет. Те скопления, в спектрах которых обнаружены признаки более развитых звёзд (например, красных сверхгигантов), имеют возраст более 9 миллионов лет.

Результаты также показывают, что по мере старения скоплений и их выхода из родительского облака интенсивность излучения молекулярного водорода и PAH уменьшается. По мнению авторов, это указывает на тесную связь между формирующимися скоплениями и областями фотодиссоциации, структура которых эволюционирует по мере освобождения скоплений из их родительского облака.

Домашнее чтение:

📖 - https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2603.09866