Молодые пылевые галактики догнали старую по скорости производства звезд

Изображение галактики, основанное на данных ALMA и NOEMA

Y. Fudamoto et al / MNRAS

Международная группа астрономов нашла пылевую галактику с возрастом около 12,8 миллиардов лет и рассчитала ее параметры с учетом поправок из-за сильного гравитационного линзирования. Оказалось, что они совпадают с параметрами более молодых пылевых галактик. Статья опубликована в Nature Astronomy.

Открытие галактик, излучающих в субмиллиметровом диапазоне, в свое время оказало значительное влияние на понимание процессов формирования и эволюции галактик. Большинство из этих галактик находится относительно недалеко от нас, и только несколько имеют красные смещения z > 5. Во всех известных далеких субмиллиметровых галактиках звезды образуются очень активно, намного активнее, чем в более распространенных молодых пылевых галактиках. В этой статье ученые сообщают об открытии далекой галактики, в которой звезды образуются не так активно.

Галактику G09 83808 обнаружили в ноябре 2014 года с помощью миллиметрового радиотелескопа LMT. Расстояние до галактики (точнее, красное смещение) астрономы определили с помощью вращательной спектроскопии ее излучения. В данных, собранных LMT в феврале 2016 и 2017 года, прослеживались три линии, отвечающие переходу молекул угарного газа CO между уровнями с полным угловым моментом J = 6 и J = 5, между уровнями с J = 5 и J = 4, а также между уровнями 211 и 202 для молекулы воды H2O. Все эти линии были одинаково смещены в сторону красного спектра. Также ученые проверили данные с помощью телескопа SMA (строго говоря, это массив из восьми связанных друг с другом телескопов), наблюдая за линией излучения ионизированного атома углерода. Это позволило астрономам найти красное смещение галактики, которое оказалось примерно равно z = 6.


Вообще, при таком большом смещении говорить о расстоянии до галактики неверно, поскольку Вселенная успела расшириться за время, в течение которого свет шел до нас. Например, красное смещение z = 6 отвечает моменту, когда Вселенной было всего 900 миллионов лет. На данный момент самая далекая известная нам галактика имеет красное смещение z = 7,6, а самая далекая спиральная — z = 2,5.

Затем астрономы более пристально изучили галактику с помощью телескопа (точнее, массива телескопов) ALMA. Оказалось, что на самом деле свет, приходящий от нее, испытывает сильное гравитационное линзирование на фоновой галактике с красным смещением z = 0,77. Линзирование значительно усиливает наблюдаемую яркость G09 83808 (с помощью численных расчетов ученые установили, что фактор усиления примерно равен десяти), и для оценки свойств галактики необходимо учитывать это усиление.


Поэтому ученые скорректировали измеренную яркость линий излучения и оценили по ней инфракрасную светимость галактики. Оказалось, что она равна примерно 4×1012 светимостей Солнца, что соответствует темпу образования звезд около 400 масс Солнца в год. Это означает, что галактика относится к типу ультра ярких инфракрасных галактик (ultra luminous infrared
galaxy, ULIRG). Дальнейшее изучение спектра галактики подтвердило, что другие ее характеристики (например, наибольшая температура пыли или отношение масс газа и пыли) совпадают с характеристиками более молодых галактик этого типа.


Таким образом, хотя для статистического анализа требуется большая выборка, работа ученых показывает, что 12,8 миллиардов лет назад образование звезд в пылевых галактиках было обусловлено теми же физическими процессами, что и в более поздние моменты времени. В то же время авторы статьи отмечают, что G09 83808 отличается от известных галактик с z > 5, наблюдаемых в субмиллиметровом или оптическом диапазоне. По мнению ученых, наблюдение за этой галактикой поможет понять, как связаны субмиллиметровые галактики и галактики местной группы.

Недавно мы писали о том, как с помощью сильного гравитационного линзирования на скоплениях галактик астрономы выяснили, что теория холодной темной материи не может объяснить некоторые процессы, происходящие в этих скоплениях.

Дмитрий Трунин

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.