Астрономы разгадали тайну далекой «галактики-монстра»
Международная команда астрономов из Японии, Мексики и Университета Массачусетса Амхерст, изучая «галактику-монстр» на расстоянии 12,4 миллиарда световых лет от Земли неожиданно сообщили, что их инструменты достигли в 10 раз более высокого углового разрешения, чем когда-либо прежде, что позволило рассмотреть структурные детали галактики, ранее полностью неизвестные. Кроме того, они смогли проанализировать динамические свойства объекта, которые также раньше не могли быть исследованы. Новая статья была опубликована в журнале Nature.
Предполагается, что во Вселенной так называемые «галактики-монстры» или экстремальные звездные галактики являются предками массивных галактик, таких как Млечный Путь, поэтому эти данные о галактике, известной как COSMOS-AzTEC-1 дают возможность понять их формирование и эволюцию.
Соавтор нового исследования Мин Юнь, профессор астрономии в UMass Amherst и член команды, которая открыла эту галактику с использованием инструмента AzTEC в Чили в 2007 году тоже высказался по этому поводу:
«Настоящим сюрпризом является то, что эта галактика почти 13 миллиардов лет назад представляла собой массивный, упорядоченный газовый диск, который находится в состоянии постоянного вращения, а не как мы ожидали, беспорядочно разрушающимся объектом, на что указывало большинство предыдущих теоретических исследований».
Наблюдения показали, что этот газовый диск на данный момент динамически неустойчив, что указывает на то он фрагментирован и переживает период огромной звездной вспышки, что помогает объяснить колоссальную скорость звездообразования в этой области: более чем в 1000 раз больше, чем образует галактика Млечный Путь.
Данное открытие стало возможно благодаря COSMOS-AzTEC-1 — большому миллиметровому/субмиллиметровому массиву Atacama (ALMA), телескопу и объекту, эксплуатируемому международным сообществом в Чили. Кен-Ити Тадаки является ведущим автором статьи и докторантом из Японского общества содействия науке и Национальной астрономической обсерватории.
Астрономы давно задавались вопросом, почему галактики-монстры могут образовывать звезды с такой стремительной скоростью. Для понимания этого, им нужно было охарактеризовать окружающую среду вокруг звездных «питомников». Тадаки и команда обнаружили, что COSMOS-AzTEC-1 богат ингредиентами звезд, но ученым по-прежнему было трудно понять природу космического газа в галактике. Они использовали высокое разрешение и высокую чувствительность ALMA для наблюдения за галактикой и получения подробной карты распределения и движения газа, чтобы создать карту молекулярного газа с наивысшим разрешением.
«Мы обнаружили, что на расстоянии нескольких тысяч световых лет от центра есть два отдельных больших облака», — объяснил Тадаки. «В самых отдаленных звездных галактиках в центре активно формируются звезды, поэтому для нас было удивительно найти облака вне центра. Как эти галактики смогли собрать такое большое количество газа, а затем по существу превратить весь запас газа в звезды в мгновение ока долгое время оставалось для нас загадкой, но первые ответы на эти вопросы у нас есть уже сейчас».
Новые наблюдения показали, что галактика-монстр оснащена «чрезвычайно тяжелым газом, который каким-то образом стабилизировался до тех пор, пока не было накоплено достаточное количество газа. Однако они до сих пор не понимал, каким образом могло сформироваться столь огромное облако газа и что удерживало этот огромный запас газа от воспламенения и превращения в звезды.
Астрономы обнаружили, что газовые облака в COSMOS-AzTEC-1 очень неустойчивы, что само по себе необычно. В нормальной ситуации это указывает на то, что внутренняя сила тяжести и внешнее давление сбалансированы. Когда гравитация преодолевает давление, газовое облако рушится и быстро формирует звезды. Затем происходят взрывы звезд и сверхновых, а в конце жизненного цикла звезды взрываются газы, которые увеличивают внешнее давление. В результате гравитация и давление достигают сбалансированного состояния, а звездообразование продолжается в умеренных темпах. Таким образом, звездообразование в галактиках происходит саморегулируемо.
Но в COSMOS-AzTEC-1 давление намного слабее, чем гравитация, а следовательно баланс нарушен. Именно поэтому это скопление звезд и превратилась в галактику-монстра. Тадаки, Юнь и его коллеги считают, что газ в COSMOS-AzTEC-1 будет полностью потреблен за 100 миллионов лет, что в 10 раз быстрее, чем в других звездообразующих галактиках.
Почему газ в COSMOS-AzTEC-1 настолько неустойчив, для ученых пока не понятно, но предполагаемой причиной астрономы называют «слияние галактик». Столкновение Галактики могло эффективно транспортировать газ в небольшую область и содействовать интенсивному образованию звезд.
