Гигантская галактика с необычной структурой появилась в поле зрения астрономов
Астрономы обнаружили огромную спиральную галактику, имеющую такую четкую структуру, что в ее центре уже сформировалась стабильная галактическая полоса — длинная прямая линия, заполненная звездами. Эта галактика возникла всего через 2,6 млрд лет после Большого взрыва.
Хотя эта галактическая полоса не является первой, найденной за первые три миллиарда лет после Большого взрыва, именно она стала объектом тщательного изучения. Анализ показал общие черты между этой галактикой и теми, у которых было значительно больше время на развитие. Эти наблюдения усложняют вопрос о том, как происходило формирование галактик в ранней Вселенной.
Неожиданное сходство с современными галактиками
Астроном Шуо Хуан из Национальной астрономической обсерватории Японии заявил в интервью, что сходство с местными галактиками поразительно. По его словам, они начали наблюдения с помощью ALMA, чтобы выяснить, направляет ли полоса J0107a газ внутрь для подпитки центральной вспышки. Однако они не ожидали, что распределение и движение газа окажутся так похожи на современные галактики. Это открытие указывает на то, что структура галактики сформировалась быстрее, чем предполагалось ранее.
В последнее время астрономы столкнулись с феноменом резкого увеличения количества крупных спиральных галактик, обнаруженных в ранней Вселенной. Ранее считалось, что формирование галактик является сравнительно медленным процессом. Согласно существующим теориям, этот процесс начинался с формирования черной дыры, вокруг которой медленно скапливался газ. Постепенно этот газ становился достаточной плотности, чтобы начать процесс звездообразования.
Когда растущая галактика достигает определенного размера, она начинает гравитационно формироваться в спиральные структуры, которые наблюдаются в нашей локальной Вселенной, включая наш Млечный Путь. Центральная область этой галактики представляет собой высокоорганизованную и развитую часть ее структуры, что делает ее признаком более зрелых образцов галактик.
Однако перемычки, играющие важную роль в направлении потоков газа к центру галактики, являются достаточно уязвимыми. Даже простое взаимодействие с проходящей мимо галактикой может негативно повлиять на их развитие, не говоря уже о столкновениях с другими галактиками, которые могут серьезно нарушить их структуру.
Сверхбыстрое формирование и активное звездообразование в J0107a
В 2023 году команда под руководством Хуана сделала открытие, описав галактику J0107a, используя данные, полученные с различных обсерваторий, включая JWST, Рентгеновскую обсерваторию Чандра и ALMA. Эта галактика представляется как грандиозное чудовище космического масштаба, обладая массой звезд, эквивалентной 450 млрд. солнечных масс. Ученые наблюдают в ней бурное звездообразование, происходящее со впечатляющей скоростью — 500 солнечных масс в год.
Команда Хуана стремилась глубже понять эволюцию J0107a и ее динамику, поэтому они использовали наблюдения, чтобы создать карту движения газа внутри галактики. И результаты, которые они получили, стали настоящим шоком для астрономов. Оказалось, что стержень галактики, который традиционно воспринимался как стабильная структура, на самом деле активно шунтирует газ к центру J0107a со скоростью около 600 солнечных масс в год. Это значение оказалось в 10-100 раз выше, чем в большинстве галактик, известных из локальной Вселенной, включая наш Млечный Путь.
Этот невероятный поток газа в центре J0107a накапливается, увеличиваясь в плотности, и, как следствие, предоставляет идеальные условия для формирования новых звезд.
Каждое новое открытие порождает все больше вопросов
«Мы показали, что движение и распределение газа в галактике J0107a аналогично тому, что наблюдается в галактиках нашей локальной группы. Однако остается неясным, происходит ли процесс звездообразования из этого газа так же, как и в близлежащих галактиках, — заявил Хуан. — Здесь газ имеет гораздо более высокую плотность, чем в местных галактиках. Поскольку звездообразование зависит от плотности газа, это может привести к тому, что в некоторых локальных галактиках звезды просто не формируются».
Это открытие также говорит о необходимости пересмотреть модели о ранней галактической эволюции. Одним из механизмов увеличения массы галактик является их слияние с другими галактиками. Наличие стабильной структуры в J0107a указывает на то, что эта галактика смогла оставаться устойчивой в течение значительного времени.
Исследователи предполагают, что галактика могла быстро образоваться из газа, который поступал из космической сети, пронизывающей межгалактическое пространство.
«Нас очень интересует наличие такой крупной галактики, похожей на нашу, всего через 2,6 млрд. лет после Большого взрыва, — отметил Хуан. — Одним из возможных объяснений этого феномена является то, что значительное количество газа из космической сети образовало гигантский диск. Однако остается открытым вопрос, как этот поток газа проникает в галактику и оседает, формируя диск. На данный момент теоретические предсказания о данном процессе еще не были зафиксированы напрямую в наблюдениях».
Ранее сверхмассивная черная дыра на расстоянии 300 миллионов световых лет поставила астрофизиков в тупик. Она находится в центре галактики под названием SDSS1335+0728, и с 2019 года исследователи в режиме реального времени наблюдают, как она пробуждается и начинает проявлять активность, извергая серию вспышек света.
