Когда галактики сталкиваются, запускается цепь событий хаотичных и последовательных одновременно: когда их звезды и газ падают к центру, звездообразование усиливается. В то же время черные дыры галактик наполняются и загораются, выделяя энергию и материал в окружающий газ. Эти невероятные по своим масштабам события, которые продолжаются сотни миллионов лет, наиболее интенсивны там, где центры галактик, называемые ядрами, сливаются. До сих пор инфракрасные наблюдения с высоким разрешением из космоса, способные преодолеть множество помех и пыли, были невозможны. Мощный космический телескоп JWST, способный передавать как инфракрасные изображения, так и спектры, должен будет приблизить нас к пониманию всех процессов протекающих в столкнувшихся галактиках.
Именно с помощью JWST исследовательская группа под руководством Ли Армуса из Калифорнийского технологического института в Пасадене и Аарона Эванса из Университета Вирджинии и Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлоттсвилле будет изучать центры класса взаимодействующих галактик, известных как сливающиеся светящиеся инфракрасные галактики.
Примером галактик изучением которых планируется заняться в первую очередь служит NGC 7469, обе части которой обращены "лицом" к Земле, что намного упрощает наблюдение
Каждая из целей команды является частью гораздо большей, рассчитанной на несколько десятилетий программы, известной как GOALS, The Great Observatories All-sky LIRG Survey. Исследовательская группа изучила более 200 сливающихся светящихся инфракрасных галактик по всему электромагнитному спектру, от радио и ультрафиолетового света до рентгеновского излучения, собрав максимально возможный объем данных по каждой из них.
Исследователи тщательно выбрали четыре цели, каждая из которых состоит из двух галактик, чтобы получить гораздо более полное представление об активности, происходящей внутри них, путем добавления инфракрасных данных с высоким разрешением:
Два ядра находятся в центре NGC 3256, но одно в значительной степени скрыто темными полосами пыли, поэтому инфракрасные наблюдения необходимы для полного понимания того, где формируются звезды и где могут находиться черные дыры, а также как они влияют друг на друга. Сильные галактические ветры исходят от обоих ядер, но их свойства в значительной степени неизвестны.
NGC 7469 имеет кольцо звездообразования и центральное яркое активное ядро галактики с джетом. Наблюдения телескопа JWST помогут исследователям определить, как активное ядро влияет на звездообразование в центре галактики.
Также пыль окутывает одну из двух галактик, составляющих VV 114 . Хотя известно, что в обеих взаимодействующих галактиках происходит широко распространенное звездообразование, одна из них ярко светит в инфракрасном, а другая — в ультрафиолетовом спектрах. JWST даст нам полное представление об этом захватывающем и сложном слиянии.
II Zw 096 уникален среди галактик GOALS, поскольку источник его огромной инфракрасной мощности исходит из очень компактной области, не связанной с ядрами ни одной из сливающихся галактик. Этот объект производит звезды почти в 100 раз быстрее, чем Млечный Путь, но в области менее одной десятитысячной площади. JWST продолжит наблюдения этих галактик с помощью бывшего космического телескопа NASA «Спитцер», что позволит исследователям проникать сквозь завесу пыли и искать скрытую, быстрорастущую сверхмассивную черную дыру.
Чтобы понять, что происходит в центрах этих сливающихся галактик, команде нужны как изображения, так и детализированные спектральные карты активных областей вокруг ядер — они намного лучше, чем спектры, отражают среднее значение всей наблюдаемой области. Спектрограф JWST в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRSpec) и его прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) могут делать именно это, что позволит исследователям впервые измерить не только то, что там есть, но и физические условия в областях звездообразования в ядре.
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) станет главной в мире космической обсерваторией. Его запуск неоднократно откладывался, но по заверениям NASA телескоп отправится в своё путешествие в 2021 году.