Відкриття спіральної галактики з перемичкою у Всесвіті, якому лише кілька мільярдів років, свідчить про те, що галактики формувалися та еволюціонували набагато швидше, ніж припускають сучасні теорії.
Ще одна напрочуд розвинена рання галактика додає ще більше викликів нашим уявленням про те, як — і як швидко — можуть формуватися галактики.
Галактики в найдавніші епохи Всесвіту колись астрономи вважали кошлатими, турбулентними скупченнями зір з мало організованою структурою. Але потім астрономи за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба виявили спіральну структуру в раніші епохи, ніж вони вважали, причому спіралі помітили лише через 2 мільярди років після Великого Вибуху. Тепер наступний етап галактичної еволюції виявлено в аналогічно ранні часи — відкрито спіральну галактику з перемичкою.
Спіральні об’єкти з перемичкою, в яких орбіти зір природним чином групують їх у товсту центральну структуру, — це крок еволюції, що виходить за межі спіралей. Відомим прикладом є блискуча перемичка NGC 1365. «Перемички — це високорозвинені, добре організовані системи, для формування яких потрібен час», — написала Дінн Фішер (Deanne Fisher) з Технологічного університету Свінберна (Австралія) в оглядовій статті, що супроводжувала результати дослідження, оприлюднені в журналі Nature.
Далеку спіральну галактику з перемичкою, яка отримала назву J0107a, насправді відкрили за допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) в Чилі, але подальші спостереження за допомогою ALMA та Webb, а також Дуже великого масиву Карла Г. Янського (Karl G. Jansky Very Large Array) в Нью-Мексико допомогли Шуо Хуанґу (Shuo Huang) з Національної астрономічної обсерваторії Японії та Наґойського університету (Японія) та його колегам дослідити її структури.
Нові дані, опубліковані в Nature, показують нам J0107a такою, якою вона була 11,1 мільярда років тому, через 2,6 мільярда років після Великого Вибуху (або, кажучи астрономічною мовою, при червоному зміщенні 2,467). Однак спостереження,виконані за допомогою ALMA, показують: її перемичка схожа на ті, що ми бачимо в галактичних сусідах Молочного Шляху. Присутність не лише зір, а й газу та пилу в перемичці свідчить про те, що вона існує вже досить давно, близько 1 мільярда років.
Ліворуч: зображення в ближньому інфрачервоному діапазоні, отримане за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба. Дві галактики внизу — це об’єкти на передньому плані. Праворуч: розподіл молекулярного газу, який спостерігали за допомогою ALMA. Газ накопичується на передній стороні перемички, що обертається, та падає до центра, як це відбувається в перемичках місцевих галактик. Авторські права на зображення: NASA / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Huang (Хуанґ) та ін. Фото з сайту https://skyandtelescope.org.
Подібно до перемичок у локальних галактиках, бар (перемичка) J0107a з часом перебудовує свою структуру. Перемичка витягує газ із зовнішніх рукавів галактики в її середину, щороку переміщуючи в центральні області масу, що еквівалентна понад 500 масам Сонця. Тож не дивно, що галактика переживає зоряний «бебі-бум» (активне утворення зір — Ред.). Приплив газу в 10—100 разів сильніший, ніж у місцевих галактиках, оскільки в ранні космічні часи газу було більше, пояснив Хуанґ. «У місцевих галактиках менше газу, тому цей ефект можна спостерігати лише при високому червоному зміщенні», — додав він.
Хоча J0107a — це лише один приклад, він відсуває час початку формування перемичок, і це, так само, впливає на сам процес формування. «Сучасні моделі стверджують, що багате на газ середовище галактик у ранньому Всесвіті запобігало умовам, які приводять до формування перемичок», — написала Фішер. «Показавши, що перемички існують у ранніх галактиках, Хуанґ та ін. прямо спростовують цю теорію».
Дослідники припускають, що бар утворився спонтанно, а це означає, що «перемичка природним чином розвивалася в диску, де домінує впорядковане обертання, без зовнішніх збурень», пояснив Хуанґ. Наприклад, поточні дані не свідчать про будь-які видимі ознаки злиття, які могли б вплинути на еволюцію галактики. Можливо, що бар міг виникнути під час формування самої галактики, виходячи з оцінок як часу життя перемички, так і галактики.
Завдяки можливостям «Вебба» та ALMA астрономи, безсумнівно, виявлять більш розвинені ранні галактики. Такі спостереження матимуть вирішальне значення для переписування історій формування та еволюції галактик.
За інф. з сайту https://skyandtelescope.org
