Благодаря недавним усовершенствованиям в космических и наземных телескопах астрономы смогли проникнуть во Вселенную глубже, чем когда-либо прежде. Оглядываясь на миллиарды лет назад, мы можем проверить наши теории об истории образования и эволюции галактик. К сожалению, изучение самой ранней Вселенной - это непростая задача, которая выходит за пределы возможностей наших современных инструментов.
Но, объединив мощь космического телескопа Хаббла с техникой, известной как гравитационное линзирование, команда астрономов сделала первое открытие компактной галактики, которая перестала создавать звезды всего через несколько миллиардов лет после Большого взрыва. Открытие такой галактики, существующей так рано во Вселенной, является беспрецедентным и представляет собой серьезную проблему для теорий о том, как формируются и развиваются массивные галактики.
Об их результатах было сообщено в исследовании под названием «Массивная мертвая галактика в ранней Вселенной», которое появилось в выпуске журнала от 22 июня. Природа.Как указывается в исследовании, команда использовала данные Хаббла, которые они объединили с гравитационным линзированием - где массивное скопление галактик увеличивает и растягивает изображения более отдаленных галактик за ними - для изучения далекой галактики, известной как MACS 2129-1.
То, что они нашли, было совершенно неожиданным. Учитывая возраст галактики, датируемый всего лишь тремя миллиардами лет после Большого взрыва, они ожидали увидеть хаотический шар звезд, который образовался из-за раннего слияния галактик. Вместо этого они заметили, что галактика, имеющая форму диска (как Млечный путь), фактически мертва - это означает, что звездообразование уже прекратилось внутри нее.
Это было неожиданностью, поскольку астрономы не ожидали увидеть это так рано во Вселенной. Более того, это был первый случай, когда было получено прямое свидетельство, показывающее, как, по крайней мере, некоторые из самых ранних «мертвых» галактик во Вселенной эволюционировали из дискообразных объектов в гигантские эллиптические галактики, которые мы регулярно видим в космическом журнале. ,
Как объяснила Сьюн Тофт - исследователь из Центра темной космологии в Институте Нильса Бора и ведущий автор исследования, это может привести к переосмыслению эволюции галактик в ранней Вселенной:
«Это новое понимание может заставить нас переосмыслить весь космологический контекст того, как галактики рано выгорают и превращаются в локальные галактики эллиптической формы. Возможно, мы были слепы к тому факту, что ранние« мертвые »галактики на самом деле могут быть дисками, просто потому что мы не смогли их решить ».
В предыдущих исследованиях предполагалось, что отдаленные мертвые галактики были похожи по структуре на локальные эллиптические галактики, в которые они в конечном итоге эволюционировали. До этого исследования подтверждение этой гипотезы было невозможно, так как современные инструменты не достаточно сильны, чтобы видеть это далеко в космос. Но, объединив силу гравитационного линзирования с высоким разрешением Хаббла, Тофт и его команда смогли ясно увидеть эту мертвую галактику.
Комбинируя измерения скорости вращения от Очень Большого Телескопа (VLT) ESO с архивными данными из Обследования кластеров и Сверхновых с помощью Хаббла (CLASH), они смогли определить размер галактики, массу и возраст, а также ее (несуществующую) скорость образования звезд. В конечном счете, они обнаружили, что удаленная галактика в три раза массивнее Млечного Пути, хотя только вдвое меньше, и вращается более чем в два раза быстрее.
Почему эта галактика перестала образовывать звезды, пока неизвестно, и потребует последующих исследований с использованием более сложных инструментов. Но в то же время, есть несколько возможных теорий. Например, это может быть результатом активного галактического ядра, где сверхмассивная черная дыра в центре MACS 2129-1 препятствует образованию звезд, нагревая газ галактики и вытесняя его из галактики.
Или это может быть результатом того, что холодный газ перетекает в центр галактики, где он быстро нагревается и сжимается, предотвращая тем самым его охлаждение и образование звездообразных облаков. Но когда дело доходит до того, как эти ранние мертвые галактики могли привести к эллиптическим галактикам, которые мы видим сегодня, Тофт и его коллеги думают, что знают ответ. Как он объяснил, это может быть через слияния:
«Если эти галактики растут в результате слияния с малыми спутниками, и эти второстепенные спутники приходят в галактику в большом количестве и со всех сторон под разными углами, это в конечном итоге приведет к рандомизации орбит звезд в галактиках. Вы также можете представить себе крупные слияния. Это определенно также разрушило бы упорядоченное движение звезд ».
В ближайшие годы Тофт и его команда надеются воспользоваться телескопом Джеймса Уэбба (который будет запущен в 2018 году) для поиска более ранних мертвых галактик, в надежде, что он сможет пролить свет на нерешенные вопросы, которые поднимает этот вопрос. Астрономы предполагают, что благодаря возможности глубже исследовать космос, гораздо больше будет раскрыто в ранней Вселенной.
