С помощью космического телескопа Хаббл ученые обнаружили, что внушительное гало газа, обволакивающее галактику Андромеды, ближайшего к нам массивного галактического соседа, примерно в шесть раз больше и в тысячу раз массивнее, чем предполагалось ранее. Темное, практически невидимое гало простирается примерно на миллион световых лет от своей галактики на полпути к нашей собственной. Эта находка обещает рассказать астрономам больше об эволюции и структуре величественных гигантских спиралей, одного из наиболее распространенных видов галактик во Вселенной.

«Гало — это газообразные атмосферы галактик. Свойства этих газообразных гало определяют скорость, с которой образуются звезды в галактиках, исходя из моделей образования галактик», — объясняет главный исследователь Николас Ленер из Университета Нотр-Дама в Индиане. Гигантское гало содержит половину масс звезд в самой галактике Андромеды в форме горячего диффузного газа. Если бы его можно было разглядеть невооруженным глазом, гало было бы в 100 раз больше диаметра полной Луны в небе. Представьте, что держите два футбольных или баскетбольных мяча на вытянутой руке — вот такой участок неба занимает это невидимое гало.

Галактика Андромеды, также известная как M31, лежит в 2,5 миллиона световых лет и выглядит как тусклая спираль в шесть раз больше диаметра полной Луны. Считается практически близнецом галактики Млечный Путь.

Поскольку газ в гало Андромеды темный, команда ученых смотрела на яркие фоновые объекты через газ и наблюдала, как меняется свет. Это как смотреть на светящийся свет на дне бассейна ночью. Идеальными фоновыми «огнями» для такого исследования выступают квазары, далекие яркие ядра активных галактик с черными дырами. Ученые использовали 18 квазаров, находящихся далеко за пределами Андромеды, чтобы исследовать распределение материалов тоже за пределами видимого диска галактики. Результаты были опубликованы в Astrophysical Journal.

Предыдущие исследования программы Хаббла Cosmic Origins Spectrograph (COS)-Halos изучали 44 удаленных галактики и выявили гало, подобные андромедианскому, но никогда ранее не обнаруживалось настолько массивных гало в соседней галактике. Поскольку предыдущие исследования обращались к очень далеким галактикам, они занимали небольшой клочок неба. Один квазар в далекой галактике добавлял одну точку света на карту размера и структуры гало. Учитывая близость к Земле и существенный отпечаток на небе, Андромеда предоставляет более мощный источник фоновых квазаров.

«По мере движения света квазаров в направлении Хаббла, газ гало будет поглощать некоторую часть этого света, поэтому квазары будут казаться немного темнее в небольшом диапазоне волн, — объясняет Кристофер Хоук, тоже из Нотр-Дама. — Измеряя падение яркости в этом диапазоне, мы можем сказать, сколько газа гало Андромеды находится между нами и квазаром».

Ученые использовали уникальную возможность Хаббла изучать ультрафиолетовый свет, идущий от квазаров. Ультрафиолет поглощается атмосферой Земли, поэтому наблюдать его с земных телескопов довольно трудно. Команда извлекла наблюдения периодом в пять лет из архива данных Хаббла, чтобы провести свое исследование. Многие предыдущие кампании Хаббла использовались для изучения газа далеких квазаров, которые, однако, находятся по направлению к Андромеде, поэтому клад данных уже имеется.

Откуда взялось это гигантское гало? Крупномасштабные модели галактик показывают, что гало образовалось в то же время, что и остальная Андромеда. Ученые также определили, что гало богато элементами намного тяжелее водорода и гелия, а единственный способ добыть эти тяжелые элементы — взрывы сверхновых. Сверхновые взрываются в звездном диске Андромеды и разбрасывают эти тяжелые элементы далеко в космос. За все время жизни Андромеды почти половина этих тяжелых элементов, созданных ее звездами, была распылена далеко за пределы звездного диска галактики диаметром в 200 000 световых лет.

Что это означает для нашей собственной галактики? Поскольку мы живем в Млечном Пути, ученые не могут определить, существует ли такое же массивное и широкое гало вокруг нашей галактики. Это как раз тот случай, когда за деревьями не видно леса. Если Млечный Путь обладает гигантский гало такого плана, гало двух галактик могут почти соприкасаться и сливаться задолго до того, как сольются сами галактики. Наблюдения Хаббла показывают, что слияние галактик Андромеды и Млечного Пути в гигантскую эллиптическую галактику начнется примерно через 4 миллиарда лет.