«Космический виноград»: древняя галактика раскрыла неожиданную структуру звездообразования
Ученые обнаружили примитивную галактику, содержащую около пятнадцати звездообразующих скоплений, расположенных подобно грозди винограда. Эта галактика, получившая название «Космический виноград», сформировалась примерно через 930 миллионов лет после Большого взрыва. Ранее наблюдения указывали на ее гладкую дисковую структуру, но новые данные, полученные с помощью высокочувствительных телескопов, выявили ранее неизвестную конфигурацию в ранней Вселенной. Из-за огромного расстояния мы видим эту галактику такой, какой она была более 13 миллиардов лет назад.
Первые галактики образовались из скоплений темной материи и газа, которые коллапсировали, формируя динамические структуры. Считается, что они появились через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва и были значительно меньше современных галактик. Наблюдения за объектами, существовавшими через 1,4 миллиарда лет после рождения Вселенной, показывали, что их вращающиеся диски были относительно гладкими и однородными.
Эта кажущаяся однородность наводила на мысль о быстрой динамической эволюции. Однако изучение механизмов такого развития требовало наблюдения за очень молодыми галактиками, что долгое время было невозможно из-за ограниченного разрешения инструментов. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, международная группа астрономов объединила мощности космического телескопа James Webb и массива радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама, а также использовала эффект гравитационного линзирования, чтобы детально изучить внутреннюю структуру галактики «Космический виноград».
«Этот объект является одной из самых сильно увеличенных гравитационной линзой далеких галактик из известных на сегодня», — пояснил Сейджи Фуджимото из Университета Торонто, ведущий автор исследования. «Благодаря этому мощному естественному увеличению в сочетании с наблюдениями самых передовых телескопов мира, мы смогли исследовать внутреннюю структуру далекой галактики с беспрецедентной чувствительностью и разрешением», — добавил он.
Гравитационные линзы возникают, когда массивный космический объект (например, галактика) находится между наблюдателем и удаленным источником света. Гравитация искажает пространство-время, отклоняя и усиливая свет от фонового объекта, подобно гигантской лупе. Команда Фуджимоти использовала галактику RXCJ0600-2007 в качестве линзы для изучения «Космического винограда» с помощью James Webb и ALMA. Этот метод позволил разглядеть детали размером около 10 парсек (примерно 30 световых лет) на расстоянии более 13 миллиардов световых лет. Для раскрытия структуры галактики потребовалось более ста часов наблюдений.
Если данные телескопа Hubble указывали на гладкий вращающийся диск, то новые наблюдения показали гораздо более сложную организацию: плотные компактные ядра газа, вероятно, являющиеся звездными яслями. Эти скопления, каждое диаметром от 10 до 30 парсек, исключительно ярки и излучают около 70% ультрафиолетового света галактики.
Плотность звездообразующих скоплений в «Космическом винограде» достигает 100 тысяч солнечных масс на кубический парсек, что сопоставимо с показателями современных галактик с интенсивным звездообразованием. Это говорит о том, что процессы формирования звезд в ранней Вселенной могли быть похожи на нынешние.
Однако численное моделирование галактик того периода обычно не предсказывает столь большого количества звездных скоплений во вращающемся диске так скоро после рождения Вселенной. Это указывает на пробелы в теоретических моделях, описывающих, как материя коллапсирует в звезды в экстремальных условиях раннего космоса.
Кроме того, «Космический виноград» стал первым прямым свидетельством связи между мелкомасштабной внутренней структурой галактики и ее вращением в крупном масштабе в столь раннюю эпоху. Это означает, что некоторые галактики могли организовываться в упорядоченные вращающиеся системы гораздо раньше, чем предполагалось, тогда как большинство моделей предполагают хаотичное устройство столь молодых объектов.
«Наши наблюдения показывают, что свет молодых звезд в некоторых ранних галактиках исходит в основном от массивных, плотных и компактных скоплений, а не от равномерно распределенных звезд», — отметил Майк Бойлан-Колчин, соавтор исследования и профессор астрономии в Техасском университете в Остине.
Кроме того, скорость звездообразования, масса, размер и химический состав этой галактики указывают на ее принадлежность к «основной последовательности». Это означает, что она не является исключением и может представлять собой распространенный тип галактик в ранней Вселенной. Другие галактики с гладкой внешностью также могут скрывать подобные субструктуры, невидимые ранее из-за ограничений телескопов. Для подтверждения этой гипотезы потребуются дальнейшие наблюдения.
Запись «Космический виноград»: древняя галактика раскрыла неожиданную структуру звездообразования впервые опубликована на сайте Про технологии.