Астрономы объяснили обилие «мертвых» галактик в ранней Вселенной

❋ 4.9

Ученые выяснили, почему некоторые массивные галактики перестали формировать звезды уже через миллиард лет после Большого взрыва. Оказалось, выдувать из них газ, необходимый для рождения новых светил, может мощный галактический ветер.

Астрономия

# большой взрыв

# галактики

# Джеймс Уэбб

# звездообразование

# межзвездный газ

# ранняя вселенная

Галактика CRISTAL-02 в представлении художника с огромным шлейфом холодного газа, отходящим от нее. Этот шлейф длиной почти с саму галактику и считается верным признаком вытеснения из нее газа. / © Joshua Worth via Creative Commons, CC-BY 4.0

С помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» в ранней Вселенной открыли немало массивных «мертвых» галактик. Эти объекты практически не образуют новые звезды, хотя существовали в эпоху, когда космос был очень молод.
Исследователи давно предполагали, что причина кроется в мощном оттоке газа — галактическом ветре, который лишает галактику материала для дальнейшего звездообразования. Правда, прямых доказательств того, что такие ветры в ранней Вселенной действительно достаточно сильны, чтобы остановить рост галактик, не было.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, наблюдали систему CRISTAL-02 такой, какой она была примерно через 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва. Эта галактика активно формирует звезды — приблизительно 260 солнечных масс в год, что втрое выше среднего уровня для объектов такой массы в ту эпоху. Выяснилось, что система переживает слияние нескольких галактических фрагментов, а внутри нее расположены крупные области интенсивного звездообразования.

Проследив распределение холодного газа по излучению ионизированного углерода с помощью радиоинтерферометра ALMA и изучив движение и свойства ионизированного газа с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб», астрономы обнаружили гигантский газовый «шлейф». Его протяженность от галактики составила примерно 22 800 световых лет. Газ в этой структуре движется в сторону Земли и обладает высокой скоростью и турбулентностью — характерными признаками выброса вещества.

Примечательно, что выброс имел форму двух конусов, направленных в противоположные стороны от области наиболее активного звездообразования. Подобная геометрия хорошо известна астрономам по близким галактикам, где сверхновые и молодые звезды создают так называемые суперветры. В газе также наблюдались следы ударных волн, которые возникают при его быстром выбросе в межгалактическое пространство.

Максимальная скорость потока, по расчетам, достигала примерно 640 километров в секунду, а с учетом ориентации системы могла превысить 1000 километров в секунду. Поскольку это сопоставимо со скоростью убегания из галактики, значительная часть газа может покинуть ее навсегда.

Интересно, что в выбросе содержится около 1,5 миллиарда солнечных масс газа. Причем ветер уносит вещество со скоростью более 500 солнечных масс в год — примерно вдвое быстрее, чем галактика успевает превратить газ в новые светила. Если этот процесс продолжится и запасы не будут пополняться, вся молекулярная «кладовая» галактики может быть исчерпана менее чем за 100 миллионов лет.

Во многих галактиках подобные ветры создаются сверхмассивными черными дырами в активных ядрах. Однако в CRISTAL-02 признаков активного ядра не нашли. При этом спектральные характеристики указали, что главным двигателем процесса, судя по всему, были молодые звезды и взрывы сверхновых. Энергия, выделяемая последними, практически совпадает с энергией наблюдаемого потока газа.

Сравнив новый объект почти с 100 известными галактическими ветрами разных эпох, исследователи пришли к неожиданному выводу. Несмотря на колоссальную разницу во времени — примерно 12 миллиардов лет космической истории, — эффективность таких звездных ветров практически не изменилась. Значит, механизмы звездной обратной связи работали в юной Вселенной так же, как сегодня.

CRISTAL-02 может представлять собой редкий момент перехода от бурного роста к угасанию. Сейчас галактика переживает вспышку звездообразования, вероятно, вызванную слиянием с соседями. Но одновременно мощный ветер уже начинает лишать ее топлива. Именно такие процессы, по мнению авторов научной работы, могли породить первые массивные спящие галактики, которые сегодня находят в ранней Вселенной.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.