|
Галактики умирают раньше, чем ожидалось
|
|
|
|
Международная команда под руководством UNIGE показывает, что красные и мертвые галактики можно обнаружить только через 700 миллионов лет после Большого взрыва, что указывает на то, что галактики перестают образовывать звезды раньше, чем предсказывают модели.
|
|
|
|
Долгое время ученые считали, что в самой ранней Вселенной следует наблюдать только активно формирующиеся галактики. Космический телескоп Джеймса Уэбба показал, что галактики перестали образовывать звезды раньше, чем ожидалось.
|
|
|
|
Недавнее открытие международной команды, возглавляемой астрономами из Женевского университета (UNIGE), усиливает противоречие между теоретическими моделями космической эволюции и реальными наблюдениями. Среди сотен спектров, полученных с помощью программы Уэбба RUBIES, команда обнаружила галактику-рекордсменку, в которой звезды уже перестали образовываться в эпоху, когда галактики обычно растут очень быстро. Исследование опубликовано в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
В ранней Вселенной типичная галактика накапливает газ из окружающей межгалактической среды и превращает этот газ в звезды. Этот процесс увеличивает ее массу, что приводит к еще более эффективной аккреции газа и ускоренному звездообразованию. Однако галактики не растут бесконечно из-за процесса, который астрономы называют "угасанием".
|
|
|
|
|
|
|
В локальной Вселенной около половины наблюдаемых галактик перестали образовывать звезды — они погасли и перестали расти. Астрономы называют их покоящимися, погашенными или "красными и мертвыми" галактиками. Они кажутся красными, потому что в них больше нет молодых ярко—синих звезд - остались только старые красные звезды меньшего размера.
|
|
|
|
Особенно высокая доля покоящихся галактик наблюдается среди массивных галактик, которые часто имеют эллиптическую форму. Обычно для формирования таких красных и мертвых галактик требуется много времени, поскольку они должны сначала создать большое количество звезд, прежде чем процесс звездообразования окончательно завершится. До сих пор остается загадкой, что на самом деле вызывает угасание в галактиках.
|
|
|
|
"Обнаружение первых примеров массивных неподвижных галактик (MQG) в ранней Вселенной имеет решающее значение, поскольку это проливает свет на возможные механизмы их образования", - говорит Паскаль Эш, доцент кафедры астрономии научного факультета UNIGE и соавтор статьи. Таким образом, поиск таких систем был главной целью астрономов на протяжении многих лет.
|
|
Результаты наблюдений расходятся с теоретическими ожиданиями
|
|
|
|
С развитием технологий, в частности, спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона, астрономы подтвердили существование массивных неподвижных галактик (MQG) на все более ранних космических этапах. Их предполагаемое количество было сложно согласовать с теоретическими моделями формирования галактик, которые предсказывают, что для формирования таких систем требуется больше времени.
|
|
|
|
С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) это напряжение было увеличено до красного смещения 5 (1,2 миллиарда лет после Большого взрыва), где за последние годы было подтверждено несколько MQG. Новое исследование, проведенное UNIGE, показывает, что эти галактики сформировались даже раньше и быстрее, чем считалось ранее.
|
|
|
|
Во втором цикле JWST широкомасштабная программа RUBIES ("Красные неизвестные: яркий инфракрасный внегалактический обзор"), одна из крупнейших европейских программ внегалактических исследований с использованием прибора NIRSpec, получила спектроскопические наблюдения нескольких тысяч галактик, в том числе сотен недавно открытых источников, на основе данных ранних изображений JWST.
|
|
Рекордсмен по "мертвой" галактике
|
|
|
|
Среди этих новых спектров ученые определили самый удаленный MQG, обнаруженный на сегодняшний день, со спектроскопическим красным смещением 7,29, всего через ~ 700 миллионов лет после Большого взрыва. Спектр NIRSpec/PRISM показывает удивительно старое звездное население в такой молодой Вселенной. Детальное моделирование спектра и данные визуализации показывают, что галактика сформировала звездную массу, превышающую 10 миллиардов солнечных масс, в течение первых 600 миллионов лет после Большого взрыва, прежде чем быстро прекратить звездообразование, что подтверждает ее неподвижную природу.
|
|
|
|
"Открытие этой галактики, названной RUBIES-UDS-QG-z7, подразумевает, что массивных неподвижных галактик в первый миллиард лет существования Вселенной было более чем в 100 раз больше, чем предсказывала любая модель на сегодняшний день", - говорит Андреа Вайбель, аспирант кафедры астрономии UNIGE Научный факультет и первый автор статьи.
|
|
|
|
Это, в свою очередь, говорит о том, что ключевые факторы теоретических моделей (например, влияние звездных ветров и сила потоков, обусловленных звездообразованием и массивными черными дырами), возможно, нуждаются в пересмотре. Галактики погибли гораздо раньше, чем могут предсказать эти модели.
|
|
|
|
Понимание сути гигантских галактик
|
|
|
|
Наконец, небольшой физический размер RUBIES-UDS-QG-z7, измеренный на расстоянии всего ~650 световых лет, подразумевает высокую плотность звездной массы, сравнимую с самыми высокими центральными плотностями, наблюдаемыми в покоящихся галактиках при несколько меньших красных смещениях (z ~2-5). Эти галактики, вероятно, эволюционируют в ядра самых старых и массивных эллиптических галактик в локальной Вселенной.
|
|
|
|
"Открытие RUBIES-UDS-QG-z7 предоставляет первое убедительное доказательство того, что центры некоторых близлежащих массивных эллиптических тел, возможно, уже существовали в течение первых нескольких сотен миллионов лет существования Вселенной", - заключает Анна де Граафф, главный исследователь программы RUBIES, аспирант Института Макса Планка. Институт астрономии в Гейдельберге и второй автор статьи.
|
|
|
|
Источник
|
