Галактику с необычно гигантской перемычкой нашли в молодой Вселенной

В молодой Вселенной галактики очень быстро наращивали массу, порождая сотни новых звезд в год. При этом визуально своей формой они уже были похожи на современные «спокойные» галактики. Стремясь понять механизмы необычного роста, ученые исследовали один из самых примечательных древних объектов — J0107a. Оказалось, звездообразованию способствует гигантская перемычка (бар), которая есть и у нашего Млечного Пути.

Астрономия

# ALMA

# Джеймс Уэбб

# звездообразование

# молодая Вселенная

# форма галактик

# эволюция галактик

Слева: снимок близкой к нам галактики VV114, на заднем плане которой видна древняя галактика J0107a. Справа: Распределение звезд и газа в галактике J0107a, в снимке наложены наблюдения «Джеймса Уэбба» и ALMA / © NASA, ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), Huang et al.

В галактиках молодой Вселенной звездообразование шло в сотню раз быстрее, чем в Млечном Пути. Сегодня такая продуктивность встречается лишь в сливающихся галактиках, поэтому ученые полагали, что те же причины объясняют повышенную активность в древних объектах. Исследователи думали, что со временем такие галактики принимают эллиптическую форму и звездообразование в них замедляется.

Долгое время мы не могли рассмотреть форму древних галактик, поскольку они скрыты плотными облаками пыли и газа. Эту проблему решили мощные орбитальные космические телескопы, работающие в инфракрасном диапазоне, в частности «Джеймс Уэбб». Оказалось, многие гигантские звездные системы в молодой Вселенной уже имеют форму диска. Как же тогда они достигают такой скорости звездообразования? Почему мы не наблюдаем ее в современных «сестрах» Млечного Пути?

Для подробного исследования ученые выбрали J0107a, самую массивную из известных спиральных галактик с перемычкой того времени. Мы видим ее такой, какой она была через 2,6 миллиарда лет после Большого взрыва.

Суммарная масса звезд галактики J0107a — 450 миллиардов солнечных масс. Скорость звездообразования — 499 солнечных масс в год. Для сравнения: у всего Млечного Пути с его сверхмассивной черной дырой и окружающей темной материей масса в два раза меньше, а скорость звездообразования — всего две солнечные массы в год.

Внешне J0107a довольно похожа на современные спиральные галактики с перемычкой, но нашлось существенное отличие — соотношение газа в баре. В перемычке современных галактик на газ приходится меньше 10% от общей массы бара со звездами, у J0107a — 50%. Работа с описанием галактики вышла в журнале Nature.

Перемычка встречается примерно у половины ближайших к нам дисковых галактик. Она играет важную роль в эволюции структуры объекта. Бар «сбивает» спокойное вращение диска, направляя газ к центру. Там газ «питает» звездообразование и, возможно, сверхмассивную черную дыру.

Слева: Схематичное изображение галактики J0107a, иллюстрирующее как внутреннюю структуру с потоками газа по перемычке, так и окружающий галактику огромный диск газа. В центре: снимок, сделанный «Джеймсом Уэббом». Справа: снимок, сделанный ALMA / © Shuo Huang et al. Nature (2025)

В галактике J0107a перемычка провоцирует «всасывание» газа с расстояния до 20 тысяч световых лет от центра (примерно на таком же расстоянии находится Солнечная система в Млечном Пути), но это не единственный источник вещества для новых звезд. Вокруг J0107a крутится огромный диск газа радиусом около 60 тысяч световых лет, в два раза больше «звездного тела» древнего объекта. Своим движением диск примерно следует за движением галактики и питает ее.

«Мы предполагаем, что диск возник из огромного количества газа, по спирали падающего к галактике из космической паутины. Это новая для нас картина галактики-монстра, в которой дисковая галактика формируется из газового потока космического масштаба. После этого в процессе эволюции в ней возникает бар, который формирует быстрые газовые потоки и провоцирует вспышку звездообразования», — объяснил соавтор исследования, астроном Шо Хуана (Shuo Huang) из Национальной астрономической обсерватории Японии.

Благодаря изучению J0107a ученые подтвердили, что в молодой Вселенной бары играли роль переносчиков газа к областям звездообразования вокруг центра галактик в фазу их активного роста. В J0107a скорость этой «подпитки» достигает 600 солнечных масс в год. Авторы новой работы продолжат наблюдать за объектом, чтобы лучше понять динамику потоков газа внутри и вокруг галактики.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор специализируется на популяризации астрономии и астрофизики. Пишет о строении Вселенной, космологических теориях и новых открытиях, раскрывая суть явлений и идей современного научного знания.