Астрономы констатировали преждевременную смерть древней галактики

Ученые обнаружили далекую крупную галактику, в которой звездообразование остановилось, когда возраст Вселенной составлял всего порядка 1,8 миллиарда лет. По-видимому, в ней исключительно интенсивно появлялись новые светила на протяжении предшествующего времени, но затем этот процесс резко остановился. Это неожиданное открытие, так как подобного никогда не наблюдалась в численных симуляциях эволюции галактик, пишут авторы в The Astrophysical Journal Letters.

Так как скорость света конечна, то, регистрируя излучение от экстремально далеких астрономических объектов ученые автоматически исследуют прошлое Вселенной. Наиболее далекие заметные источники при этом испустили принимаемые сегодня фотоны, когда Вселенной было менее одного миллиарда лет, в то время как сегодня ее возраст равен примерно 13,8 миллиардам лет.

Однако наблюдение экстремально далеких объектов сопряжено с рядом проблем. Во-первых, от них приходит очень слабый поток излучения, поэтому требуются длительные экспозиции на крупных телескопах. Во-вторых, из-за расширения Вселенной происходит космологическое красное смещение, которое сдвигает весь спектр в область более длинных волн, из-за чего наиболее яркие линии излучения (как правило, Лайман-альфа линия водорода) смещаются в инфракрасную область.

Наблюдая галактики на разном удалении можно восстановить ход эволюции данных объектов. Самые ранние формировались из газа с очень низким содержанием металлов (всех элементов тяжелее гелия) по сравнению с сегодняшним, что значительно влияло на историю их звездообразования. Систематическое исследование роста структур может прояснить изменение химического состава Вселенной, распространение различных элементов и формирование различных типов галактик.

Астрономы из США, Канады, Италии, Австралии, Германии и Нидерландов под руководством Гиллиана Уилсона (Gillian Wilson) из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили необычную крупную галактику XMM-2599, в которой звездообразование остановилось спустя всего 1,8 миллиарда лет после Большого взрыва. Галактика находится на красном смещении z = 3,493, а ее масса составляет 3,1 × 1011 солнечных, что делает ее самой крупной спокойной галактикой на большом красном смещении.

Объект наблюдался при помощи одного из крупнейших наземных телескопов в обсерватории Кека на Гавайях. Авторам удалось зафиксировать смещенные линии поглощения серии Бальмера, а также показать отсутствие ультрафиолетового излучения в собственной системе отсчета, что говорит о прекратившемся звездообразовании.

Однако моделирование истории звездообразования данной галактики на основе измеренного спектрального распределения энергии указало на чрезвычайно бурное прошлое. Проведенные вычисления свидетельствуют в пользу образования светил суммарной массой более тысячи солнечных в год на протяжении примерно полумиллиарда лет. Для сравнения: в современном Млечном Пути новых звезд возникает примерно на одну солнечную массу в год.

Наибольший интерес данный объект представляет в контексте теоретических моделей образования галактик. Численные модели предсказывают быстрое формирование столь крупных тел в течение пары первых миллиардов лет, но во всех случаях они продолжают активно формировать звезды на текущем этапе существования. Пока что ученые затрудняются однозначно сказать, в чем причина такого поведения галактики. Возможно, это связано с ее окружением, в котором быстро исчерпался свободный водород, или с резко выросшей активностью центральной черной дыры.

Также остается неясным дальнейшая судьба таких галактик. Если она фактически изолирована, то есть вокруг нее нет других относительно крупных скоплений вещества, то она почти в неизменном виде просуществует многие миллиарды лет. Другой крайностью может быть плотное окружение — в таком случае у галактики есть все шансы стать центральной эллиптической галактикой большого скопления.

Ранее с помощью телескопа ALMA удалось увидеть древнейшее слияние галактик, хотя по новым данным этот процесс слабо влияет на звездообразование. Также астрономы недавно открыли самую древнюю спиральную галактику.
Тимур Кешелава

https://nplus1.ru/