Древняя галактика удивила ученых необычной структурой звездообразования.

Новости МирТесен

Астрономы идентифицировали примитивную галактику, включающую приблизительно пятнадцать областей звездообразования, расположенных в форме, напоминающей гроздь винограда. Этот объект, названный «Космический виноград», возник около девятьсот тридцати миллионов лет после Большого взрыва. Предыдущие наблюдения демонстрировали ее плоскую структуру дискообразной формы, однако новые данные, полученные с использованием высокочувствительных телескопов, раскрыли ранее не зафиксированную конфигурацию в ранней Вселенной. Из-за огромного расстояния до галактики мы наблюдаем её такой, какой она была более тринадцати миллиардов лет назад.

Первые галактические образования формировались из скоплений темной материи и газа, которые сжимались, создавая динамичные структуры. Предполагается, что они появились спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва и были значительно меньше современных галактик. Изучение объектов, существовавших через полтора миллиарда лет после начала формирования Вселенной, показало, что их вращающиеся диски имели относительно ровную и однородную структуру.

Эта видимая однородность указывала на возможность быстрой динамической эволюции. Однако для понимания механизмов такого развития требовались наблюдения за очень молодыми галактиками, что долгое время было затруднено из-за недостаточной разрешающей способности инструментов. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, международная группа астрономов объединила возможности космического телескопа «Джеймс Уэбб» и радиотелескопического массива ALMA, расположенного в чилийской пустыне Атакама, а также применила эффект гравитационного линзирования для детального изучения внутренней структуры галактики «Космический виноград».

«Этот объект является одной из наиболее сильно подверженных увеличению посредством гравитационной линзы далеких галактик на сегодняшний день », — пояснив Сейдж Фуджимото з Университета Торонто, головний автор дослідження. « Сочетание значительного естественного усиления и данных, полученных с помощью самых современных телескопов, позволило нам изучить внутреннюю структуру удаленной галактики с невиданной ранее точностью и чувствительностью », — добавил он.

Массивные космические объекты, такие как галактики, могут создавать гравитационные линзы, располагаясь между наблюдателем и отдаленным источником света. Гравитационное воздействие деформирует пространство-время, отклоняя и увеличивая свет, исходящий от фонового объекта, подобно действию увеличительного стекла. В качестве гравитационной линзы для изучения «Космического винограда» с помощью James Webb и ALMA была использована галактика RXCJ0600-2007. Благодаря этому методу стало возможным увидеть детали размером приблизительно в 10 парсек (около 30 световых лет) на расстоянии, превышающем 13 миллиардов световых лет. Для детального изучения структуры галактики потребовалось более ста часов наблюдений.

Хотя данные, полученные телескопом Hubble, демонстрировали гладкий вращающийся диск, недавние наблюдения выявили значительно более сложную структуру: плотные, компактные ядра газа, которые, скорее всего, представляют собой области звездообразования. Эти скопления, имеющие диаметр от 10 до 30 парсек, отличаются высокой светимостью и генерируют около 70% ультрафиолетового излучения галактики.

Плотность звездообразующих скоплений в структуре «Космический виноград» достигает значения в 100 тысяч солнечных масс на кубический парсек, что сопоставимо с показателями современных галактик, характеризующихся активным формированием звезд. Это позволяет предположить, что процессы звездообразования в ранней Вселенной могли иметь сходные характеристики с современными.

Обычное численное моделирование галактик этого периода не демонстрирует образования такого обильного числа звёздных скоплений во вращающемся диске на столь ранних этапах эволюции Вселенной. Это свидетельствует о недостатках в теоретических моделях, объясняющих процесс коллапса материи в звёзды в условиях экстремальной плотности раннего космоса.

Космический виноград» предоставил первое непосредственное подтверждение взаимосвязи между мелкомасштабной внутренней структурой галактики и ее вращением в крупном масштабе на ранних этапах развития. Это говорит о том, что формирование галактик в упорядоченные вращающиеся системы могло происходить значительно раньше, чем считалось ранее, в то время как большинство существующих моделей предполагает, что молодые галактики изначально имеют хаотичную структуру.

«Полученные нами данные свидетельствуют о том, что излучение от молодых звезд в некоторых ранних галактиках преимущественно исходит из массивных, плотных и компактных скоплений, а не от равномерно распределенных звёзд », — это стало возможным благодаря тщательному анализу данных, — пояснил Майк Бойлан-Колчин, соавтор исследования и профессор астрономии из Техасского университета в Остине.

Дополнительно, такие характеристики как интенсивность звездообразования, масса, размеры и химический состав позволяют отнести эту галактику к объектам «основной последовательности». Это говорит о том, что она не является уникальным явлением и вполне вероятно, представляет собой типичный вид галактик в ранней Вселенной. Вероятно, другие галактики с однородным внешним видом также обладают подобными внутренними структурами, которые до настоящего времени оставались незамеченными из-за технических возможностей телескопов. Для проверки выдвинутой гипотезы необходимы дополнительные исследования.