Галактики начали умирать раньше, чем думали ученые

Как показывают наблюдения, когда Вселенной было от двух до трех миллиардов лет примерно половина массивных компактных галактик уже перестала формировать новые звезды и «потухла». Очевидно, у них была бурная история, ведь за очень короткий, по космологическим меркам, период им удалось накопить более 10 миллиардов солнечных масс звезд. Современные теоретические модели эволюции галактик успешно объясняют формирование таких объектов. Проблема в том, что с началом работы космического телескопа «Джеймс Уэбб» ученые стали находить и более древние потухшие массивные галактики.

За последние несколько лет с помощью «Джеймса Уэбба» астрономы открыли несколько «мертвых» массивных галактик с красным смещением равным пяти, то есть во времена, когда Вселенной было 1,2 миллиарда лет. Также ученые анализируют современные потухшие галактики раннего типа. По результатам спектрального анализа, некоторые из этих объектов могли пройти этап активного звездообразования, когда Вселенной было лишь 600 миллионов лет. Их историю теоретические модели уже не могут объяснить.

Необходимо найти и изучить больше древних потухших массивных галактик, чтобы восстановить историю современных гигантов раннего типа и исправить теоретические модели. В новой статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, исследователи как раз описали такой объект — рекордно древнюю потухшую массивную галактику RUBIES-UDS-QG-z7.

RUBIES-UDS-QG-z7 — компактная круглая «мертвая» галактика в 10 миллиардов солнечных масс. При красном смещении 7,29 мы видим ее такой, какой она была всего через 730 миллионов лет после Большого взрыва. Судя по данным наблюдений, вспышка звездообразования в ней произошла, когда Вселенной было 550-650 миллионов лет. Тогда сформировалась большая часть звезд. Последние 50 миллионов лет галактика находится в потухшем состоянии.

В период активного звездообразования такие галактики должны быть достаточно яркими в ультрафиолетовом диапазоне. К сожалению, астрономы пока нашли в ранней Вселенной лишь несколько подходящих кандидатов в «прародителей» RUBIES-UDS-QG-z7. Возможно, многие из них скрыты плотными облаками пыли и газа.

«Потомки» RUBIES-UDS-QG-z7 более очевидны. По компактности и плотности звезд объект сопоставим с массивными потухшими галактиками во Вселенной возрастом 1-1,5 миллиарда лет, самыми плотными галактиками во Вселенной возрастом до трех миллиардов лет и центральными областями (до тысячи световых лет) современных эллиптических галактик.

Современные потухшие галактики-гиганты на порядок массивнее древней RUBIES-UDS-QG-z7. Чтобы достичь таких размеров, в ней должна произойти еще одна вспышка звездообразования с быстрым затуханием. Альтернативный сценарий — слияние с похожей потухшей массивной галактикой. Такие объекты встречаются не столь часто, чтобы слияние было достаточно вероятным событием.

«Открытие этой галактики, названной RUBIES-UDS-QG-z7, подразумевает, что потухшие массивные галактики встречались в первый миллиард лет существования Вселенной в 100 раз чаще, чем предсказывают современные модели», — объяснила результаты Андреа Вейбел, главный автор статьи, исследователь из департамента астрономии Женевского университета (Швейцария).

Дальнейшие исследования пойдут в нескольких направлениях. Ученые планируют выявить в данных наблюдений телескопа «Джеймс Уэбб» других кандидатов в потухшие массивные галактики. Более глубокое исследование спектра RUBIES-UDS-QG-z7 позволит уточнить ее историю звездообразования. Наконец, наблюдения с помощью радиообсерватории ALMA помогут выявить свойства газа и пыли в галактике, а также, возможно, установить причины ранней смерти этой древней компактной галактики.