Распухание галактик объяснили активным формированием звезд в центре

Отдаленный протокластер галактик с активным образованием новых звезд

NAOJ

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.