Астрономія
Астрономія

Астрономи зафіксували швидке формування масивної галактики у ранньому Всесвіті

Дослідники виміряли вік зірок, їхню металічність та розподіл швидкостей у галактиці C1-23152, яка існувала, коли вік Всесвіту становив лише 1,8 мільярдів років. Про це вони пишуть у журналі The Astrophysical Journal. Виявилося, що галактика почала формуватися приблизно за 600 мільйонів років до спостереження, а за 150 мільйонів років до нього активне зореутворення тут зупинилося. Дослідники пов’язали це з утворенням ативного галактичного ядра.

Як формуються галактики?

Зігдно із загальноприйнятою теорією, галактики формуються ієрархічно. Тобто, такі структури збільшують свою зоряну масу в основному шляхом злиття із меншими галактиками. Але дослідження галактик, що існували у ранньому Всесвіті, показують, що вони дотримуються жорстких масштабних відносин між властивостями зоряної популяції (вік і металічність) та фізичними властивостями зірок (розподіл швидкостей, маса та розмір). Така картина не узгоджується з переважанням процесів злиття і натомість вимагає короткої події утворення зірок. Окрім того, чим більша маса галактики, тим вище значення червоного зсуву, при якому формується більшість її зірок, і тим коротша тривалість формування зірок. Також дослідження показують висновок, який на перший погляд може здатися дивним: чим більша маса галактики, тим вища металічність зірок і тим старішими вони є. Але старі зоряні популяції зазвичай містять менше важких елементів, ніж молоді. Ці властивості є результатом еволюції галактики та заважають відокремити процеси розвитку таких галактик від процесів їхнього утворення. Саме тому важливо знаходити масивні галактики при вищих значеннях червоного зсуву, щоб краще зрозуміти їхнє формування.

Яке дослідження провели астрономи?

Дослідники провели спостереження за галактикою C1-23152, щоб дізнатися, коли вона почала формуватися. Ця галактика має значення червоного зсуву z = 3.352, що відповідає часу, коли вік Всесвіту становив лише 1,8 мільярдів років. Вона містить активне ядро — компактний регіон у центрі, в якому протікають високоенергетичні процеси. Вважається, що активні ядра галактик утворюються, коли їхня надмасивна чорна діра починає роздирати матерію.

Галактика C1-23152. Istituto Nazionale di Astrofisica

Галактика C1-23152. Istituto Nazionale di Astrofisica

Аналіз спектру галактики показав, що вона почала формуватися за 600 мільйонів років до епохи, у яку її спостерігали, та закінчила процеси зореутворення за 150 мільйонів років до спостережень. За цей час у ній утворилися зірки із загальною масою близько 200 мільярдів сонячних мас. Металічність цих зірок перевищує сонячну. Потім процес формування зірок значно зменшився. Астрономи вважають, що цьому сприяло активне ядро галактики.

Можливий сценарій еволюції галактики C1-23152 з такими фазами: масивна хмара газу (у верхньому правому кутку); початкова галактика із активним зореутворенням; галактика, яку спостерігали астрономи. Istituto Nazionale di Astrofisica

Можливий сценарій еволюції галактики C1-23152 з такими фазами: масивна хмара газу (у верхньому правому кутку); початкова галактика із активним зореутворенням; галактика, яку спостерігали астрономи. Istituto Nazionale di Astrofisica

Таким чином, спостереження показали, що утворення наймасивніших галактик у Всесвіті може відбуватися надзвичайно швидко через інтенсивний процес формування зірок у ранньому Всесвіті.

червоного зсуву
Зсув випромінювання об’єкта у червоний бік, який вказує на його віддаленість у просторі та часі