Древняя галактика выглядит очень обычно, и это странно

Галактика SPT0418–47, образовавшаяся в древней Вселенной, выглядит совершенно нормально, и вот что в этом такого странного.

Древняя галактика под названием SPT0418–47 была обнаружена на краю наблюдаемой Вселенной. Это семейство звезд очень похоже на Млечный Путь, и именно это делает это открытие таким удивительным - галактики из ранней Вселенной должны выглядеть иначе, чем сегодня.

Свет этой далекой галактики, образовавшейся всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва, достиг Земли за 12 миллиардов лет. Она была обнаружена в 2020 году астрономами на South Pole Telescope (SPT).

Галактика SPT0418–47, увиденная астрономами ALMA. Изображение предоставлено: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Rizzo et al.

Исследователи обнаружили, что SPT0418–47, вероятно, имеет диск, окружающий центральный балдж, как и наша собственная галактика, но пока нет доказательств наличия спиральных рукавов. Это самая древняя из когда-либо виденных галактик, имеющая центральный балдж.

«Этот результат представляет собой прорыв в области формирования галактик, показывая, что структуры, которые мы наблюдаем в соседних спиральных галактиках и в нашем Млечном Пути, уже существовали 12 миллиардов лет назад», - говорит Франческа Риццо, аспирантка из Института Макса Планка. 

Восстановленное изображение, показывающее, как SPT0418–47 могла бы выглядеть, если бы мы могли видеть ее без гравитационного линзирования. Изображение предоставлено: MPA/Rizzo et al.

Теории ранней Вселенной предполагают, что первые галактики должны были быть хаотичными, а их структуры были неупорядоченными, как те, которые наблюдаются в современную эпоху.

«Это связано с тем, что сильные эффекты, связанные со слиянием галактик и взрывами сверхновых, приведут к тому, что большинство молодых звездообразующих галактик станут горячими, хаотичными и сильно нестабильными», - пишут исследователи в Nature.

Такие далекие галактики, как SPT0418–47, кажутся слишком маленькими и далекими, чтобы астрономы могли их увидеть напрямую. Чтобы сделать это открытие, исследователи из Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) воспользовались преимуществом гравитационного линзирования. Этот эффект возможен в редких случаях, когда большая масса, такая как галактика, выстраивается почти прямо между Землей и удаленной целью. Когда свет проходит через промежуточную галактику, он изгибается, как если бы он проходил через линзу, увеличивая удаленное изображение.

Свет от далекой галактики растянулся в почти идеальное кольцо, когда он двигался к Земле из-за точного совмещения галактики и гравитационной линзы.

«Когда я впервые увидел реконструированное изображение SPT0418–47, я не мог в это поверить: открылся сундук с сокровищами», - говорит Риццо.

Это новое открытие Европейской южной обсерватории (ESO) показывает, что ранняя Вселенная была менее хаотичной, чем считалось ранее.

Посмотрите, как гравитационное линзирование использовалось для построения изображения SPT0418–47 в далекой Вселенной. Изображение предоставлено: ESO.

«То, что мы обнаружили, было весьма загадочным; несмотря на то, что звезды образуются с высокой скоростью и, следовательно, галактика является местом высокоэнергетических процессов, SPT0418–47 является наиболее упорядоченным галактическим диском, который когда-либо наблюдался в ранней Вселенной. Этот результат совершенно неожиданый и имеет важное значение для того, что мы думаем об эволюции галактик», - сказала Симона Вегетти из Института астрофизики Макса Планка.

Определение формы древней галактики путем изучения светового кольца, созданного с помощью гравитационного линзирования. Изображение предоставлено: ESO

Хотя SPT0418–47 имеет звездный диск, окружающий центральный балдж, астрономы полагают, что этой древней галактике суждено было развиться в эллиптическую галактику, а не в спиральную галактику, подобную Млечному Пути.

В мае 2020 года ученые ALMA опубликовали данные о находке другой дисковой галактики на том же расстоянии, что и SPT0418–47, но эти новые изображения показывают цель гораздо более подробно, чем предыдущая версия, из-за случайных эффектов гравитационного линзирования.

Будущие исследования с использованием таких инструментов, как Extremely Large Telescope (ELT), помогут определить, насколько часто галактики, подобные этой, присутствовали в ранней Вселенной, и предоставят астрономам новое понимание эволюции космоса.

Оригинал: The Ancient Galaxy So Normal, It’s Weird