В Млечном Пути и ближайших Магеллановых Облаках установилось стабильное соотношение космической пыли, газа и металлов. Однако в галактиках, которые мы наблюдаем в далеком прошлом, наблюдается нехватка пыли и избыток газа. Ученые уже занимаются поиском объяснений.
С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) и Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки (ALMA) международная группа астрономов провела обширные многоволновые наблюдения за далекой массивной галактикой A1689-zD1.
Новые наблюдения, подробно освещенные в статье на сервере препринтов arXiv, предоставляют значимую информацию о характеристиках галактики, особенно о процессе генерации пыли в этой системе.
A1689-zD1 — это яркая массивная галактика с высоким коэффициентом линзирования, ее красное смещение составляет 7,13 (по другим данным 7,6). Ее диаметр составляет около 3000 световых лет, а звездная масса оценивается в 2,6x109 M⊙.
Мы можем наблюдать ее благодаря скоплению галактик Abell 1689 в созвездии Девы, находящемуся на расстоянии 2,2 миллиарда световых лет от нас. Расстояние до самой «виновницы торжества» приблизительно оценивается в 13 миллиардов световых лет. Мы видим галактику такой, какой она была менее чем через миллиард лет после Большого Взрыва.
Предыдущие наблюдения A1689-zD1 показали, что ее металличность (содержание элементов тяжелее гелия) близка к солнечному значению и что в ней содержится значительное количество пыли — около 1,5x107M⊙. Благодаря этому A1689-zD1 является прекрасным объектом для изучения межзвездной пыли в ранние космические эпохи.
Это побудило астрономов под руководством Каспера Хайнца из Копенгагенского университета детально исследовать характеристики пыли с помощью JWST и ALMA.
Команда Хайнца провела моделирование спектрального распределения энергии A1689-zD1 в диапазоне от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного спектра, чтобы более точно определить ее звездную массу, массу пыли, степень ослабления излучения из-за запыленности, а также скорость звездообразования в галактике. Наблюдения с помощью ALMA также использовались для определения общей динамической массы источника и массы содержащегося в нем газа.
Исследование показало, что, несмотря на значительное количество пыли в A1689-zD1, соотношение массы пыли к массе газа (dust to gas, DTG) и массы пыли к массе металлов (DTM) у этой галактики на удивление низкие — 0,00051 и 0,061 соответственно. Астрономы предполагают, что это связано с необычно высокой металличностью A1689-zD1 и значительной массой газа, оцениваемой в 2,8x1010M⊙.
Массовые соотношения DTG и DTM для A1689-zD1 оказались на порядок ниже, чем в Млечном Пути, Большом Магеллановом Облаке или Малом Магеллановом Облаке. Эти соотношения также указывают на то, что нейтральный атомарный водород (HI) в направлении A1689-zD1 относительно беден пылью.
