Астрономы рассказали о том, как крупные эллиптические галактики могли сформироваться всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва благодаря стремительным слияниям множества звездных протосистем.
Астрономы долгое время пытаются выяснить, как уже через 1,5-2 миллиарда лет после Большого взрыва могли возникнуть массивные эллиптические галактики. Согласно традиционным моделям, такие структуры должны формироваться постепенно — через последовательные слияния карликовых галактик на протяжении почти всей истории Вселенной, которая, согласно модели ΛCDM, составляет примерно 13,8 миллиарда лет. Однако наблюдения демонстрируют, что «взрослые» галактики существовали гораздо ранее теоретически предсказанных сроков.
Международная группа ученых под руководством специалистов Института радиоастрономии Макса Планка использовала данные радиоинтерферометра ALMA для анализа протоскопления галактик SPT2349-56, находящегося в созвездии Феникса. Этот объект был зафиксирован таким, каким он существовал всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Ускоренные роды
Наблюдения продемонстрировали, что в центре протокластера имеется несколько активно взаимодействующих галактик с крайне интенсивным процессом звездообразования — новая звезда, сопоставимая по массе с Солнцем, возникает здесь каждые 40 минут. В течение одного земного года это составляет 13 140 звезд, что на четыре порядка превышает продуктивность Млечного Пути (максимум 7-8 солнечных масс в год).
Исследователи выявили гигантские приливные газовые струи, выбрасываемые в результате столкновений галактик со скоростью около 300 км/с. Эти массы вещества пронизывают цепочку из двух десятков взаимодействующих галактик, формируя единую систему, которая, по расчетам, может преобразоваться в массивную эллиптическую галактику менее чем за 300 миллионов лет. По меркам Вселенной такое слияние можно считать поистине молниеносным.
Численные модели продемонстрировали, что подобные плотные массивы могли выделяться на фоне космологического расширения уже в первый миллиард лет эволюции Вселенной и быстро коллапсировать, формируя протоскопления — будущие центры галактических кластеров.
Телескоп James Webb в последние годы обнаружил множество массивных галактик в ранней Вселенной, что привело к значительному пересмотру моделей космической эволюции.
В современных скоплениях галактик крупные эллиптические системы, как правило, находятся в центре и содержат сверхмассивные черные дыры (СМЧД), которые оказывают влияние на звездообразование. Такая черная дыра может как активировать звездообразование, так и подавлять его, «выдувая» из галактики запасы газа, необходимого для формирования звезд.