Сомбрéро (M104, NGC 4594), спиральная галактика типа SA(s)a, расположенная в созвездии Дева (вблизи его границы с созвездием Ворон) и видимая для земного наблюдателя почти с ребра. Является ярчайшей галактикой в пределах 10 Мпк от нас. Получила своё название благодаря внешнему виду: яркому выступающему балджу и тёмному ребру пылевого кольца, придающему галактике сходство со шляпой сомбреро.

Историческая справка

Галактика Сомбреро была открыта 11 мая 1781 г. французским астрономом П. Мешеном. В. Гершель независимо открыл её в 1784 г., отметив наличие «тёмного слоя» в диске галактики (цит. по: Jones. 1968. P. 335). Ш. Мессье не включил этот объект в 3-е издание Каталога туманностей и звёздных скоплений (1781). Однако в 1921 г. К. Фламмарион обнаружил рукописные заметки Мессье о тусклой туманности, открытой П. Мешеном. Она была отождествлена с объектом № 4594 в Новом общем каталоге туманностей и звёздных скоплений (New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars, NGC). С этого времени галактика Сомбреро известна как M104.

Местоположение и условия наблюдения

Координаты галактики Сомбреро на небесной сфере: прямое восхождение 12^h 39^m 59^s, склонение –11° 37′ 23″. Её угловые размеры 8,5′ × 4,9′. Видимая звёздная величина составляет 8,6^m. Находится в 11,5° к западу от Спики (α Девы) и в 5,5° к северо-востоку от Альгораба (δ Ворона) (рис. 1).

Рис. 1. Положение галактики Сомбреро (M104) на современной карте звёздного неба. По горизонтальной оси отложено прямое восхождение, по вертикальной – склонение. Звёзды изображены чёрными кружками, размеры которых соответствуют звёздной величине (шкала под картой). Перевод и адаптация: БРЭ.Рис. 1. Положение галактики Сомбреро (M104) на современной карте звёздного неба. По горизонтальной оси отложено прямое восхождение, по вертикальной – склонение. Звёзды изображены чёрными кружками, размеры которых соответствуют звёздной величине (шкала под картой). Перевод и адаптация: БРЭ.Расстояние до галактики составляет примерно 9,55 Мпк (The distance to M104), или 31 млн световых лет. Это значение было получено путём измерения фотометрического расстояния до ярчайших звёзд ветви красных гигантов в галактике с помощью наблюдений космического телескопа «Хаббл». Галактика Сомбреро стала первым астрономическим объектом, у которого в 1912 г. В. Слайфером было обнаружено аномально высокое красное смещение $(z=0,\!0034),$ означающее, что она удаляется от нас с большой скоростью (1024 км/с).

Галактика может наблюдаться в виде туманности в любительский телескоп с диаметром объектива 10 см. Для разделения диска и балджа необходим 20-сантиметровый телескоп. Тёмную полосу пыли можно увидеть в телескоп с диаметром объектива больше 25 см.

На территории России галактику можно наблюдать в марте – апреле в южной части неба. Из-за большого отрицательного склонения её высота над горизонтом не превышает 19° на широте Санкт-Петербурга и 35° на широте Сочи.

Строение и основные характеристики

В галактике выделяются следующие структурные компоненты: ядро с признаками активности, массивный балдж, внутренний диск, кольцо или внешний диск с признаками звездообразования, гало. Хорошо заметна тёмная полоса пыли, которая представляет собой видимое почти с ребра газово-пылевое кольцо; его излучение можно наблюдать в инфракрасном диапазоне (рис. 2). Спиральные рукава в галактике визуально не определяются. Галактика Сомбреро обычно классифицируется как спиральная галактика типа SA(s)a, однако некоторые исследователи считают её линзовидной галактикой.

Рис. 2. Изображение галактики M104 (Сомбреро) в инфракрасном диапазоне. Голубой цвет – излучение старых звёзд (многие из них относятся к нашей Галактике), красный цвет – излучение пыли. Фото: космический телескоп «Спитцер».Рис. 2. Изображение галактики M104 (Сомбреро) в инфракрасном диапазоне. Голубой цвет – излучение старых звёзд (многие из них относятся к нашей Галактике), красный цвет – излучение пыли. Фото: космический телескоп «Спитцер».Диаметр галактики Сомбреро равен 24 кпк (77 тыс. световых лет), что составляет примерно 75 % диаметра нашей Галактики. Плоскость диска галактики наклонена к лучу зрения под углом 6° к югу.

Общая масса галактики Сомбреро может достигать 1,5 ∙10¹³ M_☉ (где M_☉ – масса Солнца), из которых 2,1∙10¹¹ M_☉ приходятся на звёзды, около 10⁹ M_☉ – на газ, столько же – на центральную сверхмассивную чёрную дыру, 2 ∙10⁷ M_☉ – на пыль; остальная масса приходится на тёмное гало. Таким образом, галактика Сомбреро примерно в 10 раз массивнее нашей Галактики. В ней содержится порядка 2 ∙10¹² звёзд. Абсолютная звёздная величина галактики равна –21,9^m в оптическом диапазоне (полоса B), что соответствует светимости в 9 ∙10¹⁰ солнечной.

Диск галактики Сомбреро вращается с очень высокой скоростью, достигающей 410 км/с. Из-за присутствия в центре сверхмассивной чёрной дыры уже на 100 пк (326 световых лет) от центра скорость вращения превышает 200 км/с. Начиная с расстояния 1 кпк (3260 световых лет) от центра скорость вращения галактики остаётся постоянной. Отмечается необычно высокая для спиральных галактик дисперсия скоростей звёзд, превышающая 100 км/с.

Состав и звездообразование

В ядре галактики Сомбреро присутствует слабоионизированный газ, поэтому оно классифицируется как область ядерных эмиссионных линий с низкой ионизацией (LINER). Активность ядра связана с наличием в нём сверхмассивной чёрной дыры массой 10⁹ M_☉ – самой массивной чёрной дыры в пределах 10 Мпк от нас.

Рис. 3. Изображение галактики M104 (Сомбреро) в рентгеновских лучах, на котором видны горячий газ в галактике и точечные источники (некоторые из них относятся к галактике, другие являются объектами фона). Фото: космическая обсерватория «Чандра».Рис. 3. Изображение галактики M104 (Сомбреро) в рентгеновских лучах, на котором видны горячий газ в галактике и точечные источники (некоторые из них относятся к галактике, другие являются объектами фона). Фото: космическая обсерватория «Чандра».Бóльшая часть звёзд в галактике Сомбреро имеет возраст порядка 10 млрд лет и больше. Доля молодых звёзд с возрастом менее 1 млрд лет не превышает 0,1 %. Звёзды галактики в среднем содержат в 3 раза меньше тяжёлых химических элементов (тяжелее гелия), чем Солнце. При этом встречаются звёзды как солнечной металличности, так и звёзды с низкой металличностью – вплоть до 1 % от солнечной. В среднем значение металличности звёзд уменьшается от центра к внешним областям, а звёзды балджа содержат меньше тяжёлых элементов, чем звёзды диска. Большой неожиданностью стало опубликованное в 2020 г. открытие звёзд с металличностью выше солнечной во внешних областях звёздного гало галактики Сомбреро на расстояниях более 18 кпк от центра.

В галактике Сомбреро отождествлено более 1100 шаровых скоплений, а их общее число составляет, по оценкам, около 2000. Как и в большинстве крупных галактик, в ней выделяется две группы скоплений: высокометалличные (с металличностью в 3 раза меньше солнечной) и низкометалличные (с металличностью в 25 раз меньше солнечной).

Рис. 4. Изображение галактики Сомбреро в ультрафиолетовом диапазоне. Фото: космический телескоп GALEX.Рис. 4. Изображение галактики Сомбреро в ультрафиолетовом диапазоне. Фото: космический телескоп GALEX.Звездообразование в галактике происходит в настоящее время лишь в кольцевой области диска. Темпы звездообразования относительно низкие: суммарная масса звёзд, рождающихся в галактике за 100 лет, составляет в среднем 10–30 M_☉.

Активное ядро галактики Сомбреро является мощным источником синхротронного излучения, которое наблюдается в радио- и рентгеновском (рис. 3) диапазонах. В ультрафиолетовой (рис. 4) и инфракрасной (рис. 2) областях спектра выделяется газово-пылевое кольцо – основное место современного звездообразования в галактике. Относительно старые звёзды балджа и диска являются основным источником излучения галактики в оптическом диапазоне.

Эволюция и взаимодействие с соседними галактиками

На основе анализа данных космического телескопа «Спитцер» была высказана гипотеза о том, что галактика Сомбреро сформировалась как эллиптическая галактика, но уже в первые несколько миллиардов лет её существования в результате аккреции большого количества газа, предварительно обогащённого элементами тяжелее гелия и обладающего большим моментом импульса, в ней образовался массивный газовый диск. В ходе дальнейшей эволюции из бóльшей части газа дисковой компоненты образовался звёздный диск, наблюдаемый в современную эпоху.

Галактика Сомбреро является главным членом небольшой аморфной группы, состоящей из 10–15 галактик, называемой «группа NGC 4594» и находящейся на краю сверхскопления Девы. При этом какого-либо взаимодействия как с соседними галактиками, так и с окружающей межгалактической средой в современную эпоху не наблюдается.