Сегодня перемычки — вытянутые звездные структуры в центрах галактик — обычная деталь, украшающая в том числе Млечный Путь. Эти структуры помогают веществу «стекать» к центру, влияют на звездообразование и могут подпитывать сверхмассивные черные дыры. Ученые, однако, долго считали, что в ранней Вселенной галактики были хаотичными, богатыми газом и слишком нестабильными, чтобы обзавестись перемычкой.
Галактика M1149-BSG-z5, которую астрономы видят такой, какой она была примерно через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва, в эту картину не вписывается. Наблюдая ее с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб», исследователи обнаружили яркий центр, вытянутую структуру и намек на спиральные рукава. Но поскольку одного сходства со зрелыми современными галактиками для окончательных выводов недостаточно, ученые проверили объект несколькими методами.
Так, анализ распределения света в галактике показал, что его форма соответствует типичным признакам перемычки. Затем, построив модель объекта, астрономы разделили его на центральное уплотнение и диск. Этот подход позволил увидеть оставшуюся вытянутую структуру и признаки спиральных рукавов. То есть это не случайный набор ярких сгустков, а убедительный кандидат в зрелую галактику с перемычкой.
Более того, M1149-BSG-z5 оказалась не только структурно сложной, но и очень массивной для своей эпохи. Ее звездная масса составляет примерно 28 миллиардов масс Солнца, а темп звездообразования — около 145 солнечных масс в год. Для сравнения, Млечный Путь сегодня формирует новые светила куда медленнее.
В центре галактики, судя по всему, уже активно растет сверхмассивная черная дыра. Спектр M1149-BSG-z5 выявил, что ее газ заметно обогащен тяжелыми элементами — значит, в ней успели пройти несколько циклов рождения и гибели звезд. Вместе все эти факторы делают ее чрезвычайно «взрослой» системой.
Перемычка, по мнению ученых, могла сформироваться двумя способами. Первый — в результате взаимодействия с соседними галактиками: M1149-BSG-z5 расположена в плотном окружении, рядом с ней есть близкий спутник. Второй — из-за внутренних неустойчивостей в богатом газом массивном диске. Последний быстро собрал много вещества и стал достаточно организованным для появления перемычки. Скорее всего, сыграли роль сразу оба механизма.
Если будущие наблюдения окончательно подтвердят, что перед нами древняя галактика с перемычкой, это станет важным аргументом в пользу того, что некоторые галактики взрослели очень быстро по космическим меркам. В таком случае в ранней Вселенной могли существовать не только первые звездные системы, но и сложные галактики с перемычкой, спиральными рукавами, активным ядром и богатой химической историей. Результаты научной работы опубликованы на сервере препринтов Корнеллского университета.