Долгое время ученые не имели четкого представления о механизме формирования гигантских эллиптических галактик в ранней Вселенной, звездные скопления которых по внешнему виду напоминают выпуклые сферические образования. Недавние данные, полученные с помощью радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), предоставили ценные сведения о процессе их создания – эти результаты исследования могут заполнить пробел в понимании астрофизических процессов.
Вращающиеся диски Млечного Пути и других галактик состоят преимущественно из молодых звезд, движущихся по орбитам, близким к круговым. Гало же формируется из старых звезд, движущихся по вытянутым орбитам, и обладает сфероидальной, или шарообразной, формой.
В подобных эллиптических структурах сосредоточено значительное количество звезд, составляющих Вселенную. Однако механизм формирования плотных, насыщенных пылью и активным звездообразованием «ядер» – является ли он следствием слияния галактик, коллапса газовых облаков или постепенного притока вещества из диска к центру – оставался неизвестным для исследователей.
Международная группа ученых во главе с Цин-Хуа Тань из обсерватории Цзыцзиньшань (Китай) и Эмануэлем Дадди из Университета Париж-Сакле (Франция) представила результаты исследования, проливающие свет на один из этапов формирования сфероидов — объемных, шарообразных структур, свойственных современным массивным галактикам.
Благодаря сверхчувствительному радиотелескопу ALMA появилась возможность впервые провести детальное изучение строения объектов, возникших в ранней Вселенной, когда ее возраст был менее чем половина от нынешнего. Результаты научной работы представлены в журнале Nature.
После изучения исторических данных наблюдений, сделанных в субмиллиметровом диапазоне, было рассмотрено 146 ярких галактик ( терагерцевом излучении) на больших красных смещениях
(используя компьютерное моделирование, ученые смогли реконструировать конфигурацию и габариты облаков пыли, излучающих свет — «сердцевины» удаленных звездообразующих комплексов.
Выяснилось, что древние галактики создавали свои ядра, близкие к шарообразной форме, из звезд и пыли в период активного звездообразования (обычно происходящего после столкновения двух галактик или сближения одной с другой). Эти ядра, вероятно, связаны с формированием массивных сфероидов, однако их наблюдение в оптическом и инфракрасном диапазонах затруднялось из-за наличия плотных пылевых облаков.
В результате проведенного исследования авторы пришли к выводу, что в период, известный как космический полдень – приблизительно через два-три миллиарда лет после Большого взрыва – основной причиной формирования сферических структур (звездных «ядер») являлись интенсивные вспышки звездообразования. Значительное влияние на описанный сценарий, вероятно, оказали прямые слияния галактик и аномальные газовые потоки – процессы, обуславливающие «расширение» структур и придающие им округлую форму.
Новое научное исследование стало значительным прогрессом в решении сложной задачи, связанной с формированием массивных сфероидальных галактик. Планируемые наблюдения с использованием радиотелескопа ALMA и космической обсерватории «Джеймс Уэбб» помогут детализировать теоретические представления о формировании галактик и углубить знания об их развитии, этих крупных скопления звезд».