Астрономы представили новую коллекцию из 16 снимков, полученных рентгеновской обсерваторией NASA Chandra. Эти изображения запечатлели галактики на совершенно разных этапах их существования — от спокойных «звёздных фабрик» до объектов, раздираемых столкновениями и мощными выбросами энергии из сверхмассивных чёрных дыр. Для создания галереи были объединены данные, собранные Chandra за десятилетия наблюдений, со сведениями с телескопов James Webb и Hubble, а также с аппаратов IXPE (рентгеновский поляриметрический исследователь), Neil Gehrels Swift Observatory, NuSTAR (ядерный спектроскопический телескоп) и ряда других обсерваторий на Земле и в космосе.
Галактики принято делить на спиральные, эллиптические и неправильные. У спиральных систем, таких как Млечный Путь, от центра отходят рукава; эллиптические обычно состоят из старых звёзд и часто несут следы прошлых слияний; неправильные не имеют единой структуры и могут быть результатом столкновений, интенсивного звездообразования или других разрушительных процессов. Видимый свет показывает звёзды и пыль, однако рентгеновское излучение открывает наиболее бурные явления внутри галактик. Chandra способен фиксировать газ, разогретый до миллионов градусов, компактные остатки звёзд, обломки взорвавшихся светил и вещество, раскалённое растущими сверхмассивными чёрными дырами. Эти процессы формируют облик галактик и рассеивают химические элементы в космическом пространстве: взрывы звёзд и мощные потоки вещества распределяют материал, который впоследствии может стать частью новых звёзд, планет, атмосфер и живых организмов.
Совмещение рентгеновских данных с инфракрасными, оптическими и другими наблюдениями позволяет изучать одну и ту же галактику сразу в нескольких дополняющих друг друга диапазонах. Каждая длина волны высвечивает свои структуры, что даёт более полную картину того, как галактики образуются, взаимодействуют и меняются с течением космического времени. Исследование далёких систем также помогает лучше понять Млечный Путь: поскольку нашу галактику невозможно наблюдать со стороны, соседние объекты служат полезным ориентиром и подсказкой о её прошлом и будущем.
Спиральные галактики, видимые «плашмя», например Messier 33 и NGC 3938, позволяют астрономам беспрепятственно рассмотреть их рукава, где находятся энергичные звёздные пары, области активного звездообразования и остатки мощных космических взрывов. NGC 1672 и NGC 1385 относятся к классу спиральных с перемычкой: их вытянутые центральные структуры содержат звёзды, газ и пыль, которые направляют вещество к внутренним областям, снабжая их сырьём для новых вспышек звездообразования. NGC 4725 демонстрирует ещё один механизм запуска звёздообразования — есть свидетельства, что более ранняя встреча с другой галактикой возмутила её вещество и подтолкнула рост новых звёзд. Наблюдения «с ребра» открывают детали, которые трудно заметить при взгляде на диск галактики напрямую: NGC 4631 (галактика Кит) и Messier 82 (галактика Сигара) обладают огромными гало и сверхветрами из газа температурой в миллионы градусов. Повторяющиеся вспышки звёзд вытолкнули это вещество на тысячи световых лет в межгалактическое пространство, увлекая за собой только что созданные элементы.
Сверхмассивная чёрная дыра становится активным ядром галактики, когда поглощает окружающее вещество. Сама чёрная дыра света не излучает, но падающая на неё материя может раскаляться до экстремальных температур и выбрасывать излучение, вспышки и узкие струи, способные влиять на всю галактику. В галактике Центавр A Chandra и IXPE зафиксировали поток высокоэнергетических частиц, протянувшийся на десятки тысяч световых лет от центра. Эти наблюдения помогают понять, как частицы ускоряются в одной из самых экстремальных сред во Вселенной. Центральная чёрная дыра Messier 106 порождает струи, которые нагревают близлежащий газ и создают необычные спиральные структуры: в отличие от обычных рукавов, где доминируют звёзды, эти образования формируются в основном за счёт энергии активного ядра. В галактике Сомбреро (Messier 104) сверхмассивная чёрная дыра находится внутри огромного центрального балджа; вокруг заметных пылевых полос Chandra картирует диффузное гало из газа температурой в миллионы градусов и популяцию горячих звёздных остатков.
Некоторые снимки запечатлели галактики в момент серьёзных гравитационных потрясений. В системе Arp 143 прямое столкновение породило расширяющееся кольцо, напоминающее космическую мишень, и вызвало волны звездообразования. NGC 3256 и окутанная пылью галактика со вспышкой звездообразования II Zw 096 переживают бурные слияния. Подобные столкновения были чаще в ранней Вселенной, когда галактики располагались ближе друг к другу; они сжимают газ, ускоряют рождение звёзд и меняют структуру участников. Эти слияния также дают примерное представление о далёкой встрече Млечного Пути с Андромедой: хотя отдельные звёзды вряд ли столкнутся из-за огромных расстояний между ними, гравитация серьёзно перестроит обе галактики. NGC 1569 служит близкой лабораторией для изучения мощных вспышек звездообразования, сформировавших молодые галактики. NGC 660 обладает необычным «полярным кольцом» — звёзды и газ обращаются над полюсами галактики, вероятно сохраняя следы прошлого гравитационного взаимодействия. Messier 90 переживает иное превращение, двигаясь сквозь скопление Девы: давление окружающей среды активно срывает с неё газ, необходимый для звездообразования, постепенно лишая галактику материала для будущих поколений звёзд.