Ученые впервые заметили, что гигантские галактики, существовавшие более 10 миллиардов лет назад, формировались различными способами, и это открытие меняет наши представления о том, как создавались самые крупные звездные системы во Вселенной.
Некоторые галактики в ранней Вселенной были настоящими фабриками звезд, производя их с такой скоростью, которая затмевает скромные показатели нашего Млечного Пути. Эти «галактики-монстры», скрытые в облаках пыли 10–12 миллиардов лет назад, считаются предками современных гигантских эллиптических галактик. Однако что именно заставляло их расти так стремительно, долгое время оставалось загадкой. Японские астрономы, похоже, нашли ответ – и он оказался очень неожиданным.
Рета Икеда и его команда из Национальной астрономической обсерватории Японии использовали два самых современных инструмента астрономии: радиотелескоп ALMA и космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST). Наблюдая три галактики-монстра в созвездии Секстанта, они впервые смогли сопоставить, где звезды формируются сейчас и где они уже образовались в прошлом, с одинаково высоким разрешением. Точность наблюдений оказалась настолько высокой, что ученые смогли рассмотреть структуры размером всего несколько тысяч световых лет в галактиках, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет от нас.
ALMA прекрасно выявляет текущее звездообразование, скрытое за плотными завесами пыли, в то время как «Джеймс Уэбб» отслеживает распределение уже существующих звезд. Наложив эти дополняющие друг друга изображения, ученые обнаружили, что три галактики имеют совершенно разную архитектуру.
В галактике AzTEC-1 звездообразование оказалось равномерно распределено по всей системе, в то время как уже существующие звезды плотно сосредоточены в центре. Данная ситуация свидетельствует о крупном столкновении двух массивных галактик, которое направило газ к центру и вызвало мощную вспышку звездообразования.
Тelescope ALMA обнаружил изящные спиральные рукава активного звездообразования в галактике AzTEC-4, тогда как JWST зафиксировал гладкий звездный диск без выраженной спиральной структуры. Эта комбинация указывает не на внешний толчок, а на спонтанное звездообразование, вызванное собственной гравитационной нестабильностью галактики.
В галактике AzTEC-8 исследователи наблюдали третий сценарий: процессы звездообразования компактно сосредоточены вблизи центра, тогда как звезды распределены гораздо шире, образуя массивные скопления. Это указывает на столкновение с небольшой галактикой-соседом, которая привнесла свежий газ в центр, запустив звездообразование без масштабного разрушения.