Распухание галактик объяснили активным формированием звезд в центре
Международная группа ученых изучила две отдаленные галактики и предложила новый механизм их образования. Оказывается, их форма обусловлена активным формированием новых звезд в ядре, что буквально заставляет галактики распухать и превращаться из дискообразных в эллиптические. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Эллиптические галактики — галактики с четко выраженной эллипсоидной структурой. В отличие от спиральных галактик, звезды которых расположены по большей части в одной плоскости, у эллиптических галактик такого выделенного направления в пространстве нет. Эллиптических галактик в несколько раз больше, чем спиральных. Обычно считается, что они образуются в результате столкновения других галактик и состоят в основном из старых звезд. В своей работе авторы предлагают новый механизм образования эллиптических галактик.
Большинство наблюдений за галактиками производится на длине волны, соответствующей спектральной линии Бальмера Hα для водорода. Например, так были прояснены вопросы формирования ядер галактик. Однако наблюдения за отдаленными галактиками с большим красным смещением зачастую сильно осложняется пылью, поглощающей видимое излучение. Поэтому астрофизикам приходится использовать линию угарного газа, соответствующую переходу молекул CO из состояния с моментом J = 3 в состояние с J = 2 (частота около 346 гигагерц), излучаемую при коллапсе гравитирующих облаков молекулярного газа. Наблюдая за галактиками на этой линии, можно определить число таких облаков и оценить суммарную массу газа и его скорость.
Для наблюдений астрофизики выбрали две отдаленные галактики с красным смещением около 2,5, свет от этих галактик идет до Земли около 11 миллиардов лет. Такие галактики были выбраны из-за того, что в них предположительно должны активно формироваться звезды. Чтобы уловить их тусклый свет, ученые воспользовались тремя телескопами. Сначала они провели предварительный анализ с помощью расположенного на Гавайях телескопа Субару и отобрали галактики с подходящим красным смещением. Затем ученые изучили их более пристально с помощью телескопа Хаббла и комплекса радиотелескопов ALMA. Данные с Хаббла позволили исследовать спектральные характеристики видимого и инфракрасного излучения галактик, а ALMA детектировала субмиллиметровые волны от облаков газа и пыли, в которых формируются звезды.
Изучая интенсивность излучения, поступающего из различных частей галактик, ученые определили, где в них находится больше молекулярного газа и, соответственно, где образуется больше звезд. Также по смещению спектральной линии они оценили скорость движения вещества. Оказалось, газ располагается компактно (в радиусе двух килопарсек) в центре галактик, к тому же он быстро вращается. Такая концентрация указывает на то, что ядра галактик находятся сейчас (точнее, 11 миллиардов лет назад) в процессе активного формирования, а сами галактики постепенно меняют форму с дискообразной на эллипсоидальную. Наконец, астрофизики проверили с помощью VLT, что галактики не испытывали никаких столкновений, то есть их раздутие обусловлено именно активным образованием звезд в центре.
Работа авторов показывает, что классический взгляд на формирование галактик может быть пересмотрен. Кроме того, астрофизики продемонстрировали, что комбинация методов наблюдения за спектральной линией CO и за излучением пыли может быть мощным инструментом исследования отдаленных галактик.
Ранее мы подробно писали, как ученые исследуют отдаленные галактики. В частности, почему излучение именно угарного газа представляет такой интерес для астрофизиков.
Дмитрий Трунин
Однако открытие еще предстоит подтвердить
Астрономы обнаружили кандидата во вспышку сверхновой типа Ia с двойной детонацией — им стала сверхновая SN 2022joj, обнаруженная в 2022 году. Предполагается, что детонация внешней тонкой гелиевой оболочки белого карлика повлекла за собой вторичную детонацию ядра. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org. Вспышки сверхновых типа Ia возникают, когда на белом карлике из-за превышения по массе предела Чандрасекара происходит термоядерный взрыв. Такая ситуация может возникнуть, когда белый карлик аккрецирует вещество звезды-компаньона в двойной системе или при слиянии двух белых карликов. В астрономии такие сверхновые играют важную роль, помогая определять расстояния до далеких галактик и выступая как источники большинства элементов группы железа (от титана до цинка), встречающихся во Вселенной. Группа астрономов во главе с Эстефанией Падильей Гонсалес (Estefania Padilla Gonzalez) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре опубликовала результаты анализа данных фотометрических и спектроскопических наблюдений наземных и космических телескопов за необычной сверхновой SN 2022joj типа Ia, которая была обнаружена наземной системой телескопов ZTF 8 мая 2022 года. Галактикой-хозяином сверхновой стала небольшая карликовая галактика, расположенная на расстоянии 105,2 мегапарсек от Солнца. В отличие от других сверхновых типа Ia, SN 2022joj демонстрировала исключительно красный цвет, начиная с одиннадцатого дня вспышки и до момента достижения максимальной яркости, в дальнейшем поток излучения стал смещаться к синему концу спектра. Сравнение кривой блеска и спектров SN 2022joj с различными моделями сверхновых выявило хорошее согласование с моделью двойной детонации. В ней углеродно-кислородный белый карлик с массой до предела Чандрасекара накапливает вблизи своей поверхности гелий в достаточном количестве, чтобы в гелиевой оболочке произошла детонация, порождающая ударную волну, которая, в свою очередь, инициирует детонацию ядра карлика. Такая картина может иметь место для белых карликов, аккрецирующих вещество звезды-компаньона, или для случая слияния углеродно-кислородного белого карлика с маломассивным гелиевым белым карликом. В случае SN 2022joj данные наблюдений вписываются в модель двойной детонации с массой белого карлика околосолнечной массы, обладающего тонкой гелиевой оболочкой с массой 0,01-0,02 массы Солнца. Применимость модели толстой гелиевой оболочки (более 0,05 массы Солнца) оказалась хуже. Раннее покраснение вспышки в этом случае можно объяснить образованием элементов группы железа во внешней оболочке белого карлика. Однако идея о том, что SN 2022joj действительно можно отнести к сверхновой типа Ia с двойной детонацией, нуждается в дополнительном подтверждении новыми моделированиями, так как есть несоответствия. В частности, модели предсказывают яркие эмиссионные линии [Ca II] в спектре, в то время как в спектре SN 2022joj наблюдается сильное излучение [Fe III]. Ранее мы рассказывали о том, как сверхновая 1181 года вписалась в модель слияния двух белых карликов.