Телескоп ALMA обнаружил «скороспелые» массивные галактики

Астрономы при помощи системы радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) обнаружили пару массивных галактик, которые в будущем сольются в одну галактику. Мы наблюдаем их такими, какими они были спустя лишь 780 миллионов лет после Большого взрыва. Как считалось ранее, в эту эпоху могли формироваться лишь карликовые галактики — строительные элементы больших галактик, которые появятся лишь спустя несколько миллиардов лет. Новые данные заставят пересмотреть модели образования галактик в ранней Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Пара из двух галактик, получившая обозначение SPT0311−58, первоначально была обнаружена в инфракрасном диапазоне при помощи 10-метрового телескопа SPT (South Pole Telescope). В дальнейшем объект исследовался в широком спектральном диапазоне при помощи системы ALMA, к наблюдениям также подключились космический телескоп «Хаббл», инфракрасный космический телескоп «Спитцер» и наземный 8-метровый телескоп «Gemini South», которые дали данные о структуре и параметрах галактик.

Наблюдения показали, что объект сильно излучает в инфракрасном диапазоне, что говорит о наличии большого количества пыли. Значение красного смещения z для SPT0311−58 составило 6,9, это означает, что объект существовал во времена, когда возраст Вселенной насчитывал лишь 780 миллионов лет. Изображения галактик искажены из-за действия «гравитационной линзы» — спиральной галактики, видимой с ребра, которая находится между ними и земным наблюдателем. Она помогла разглядеть галактики, однако исследователям пришлось прибегнуть к процессу «де-линзирования», заключающемуся в восстановлении исходных изображений галактик при помощи компьютерного моделирования.

Выяснилось, что объект состоит из двух компактных галактик SPT0311-58 E и SPT0311-58 W, расстояние между которыми оценивается менее, чем в 8 килопарсек. Галактики гравитационно взаимодействуют и в будущем сольются, образовав одну. SPT0311-58 E имеет эффективный радиус 1,1 килопарсек, тогда как SPT0311-58 W имеет вытянутую форму, размером 7,5 килопарсек в поперечнике. Оценки содержания газа и пыли в галактике SPT0311-58 W равны (2,7±1,7)×10¹¹ масс Солнца и (2,5±1,6)× 10⁹ масс Солнца, а для SPT0311-58 E эти значения составляют (0,4±0,2)×10¹¹ масс Солнца и (0,4±0,2)×10⁹ масс Солнца. Обе галактики характеризуются колоссальными скоростями звездообразования, которые составляют примерно 540 и 2900 масс Солнца в год. Предполагается, что это вызвано их гравитационным взаимодействием.

Такие темпы переработки газа в новые звезды характерны для других массивных запыленных галактик со значениями красного смещения z>6, например HFLS3, или некоторых близких квазаров. Однако, в случае SPT0311-58 нет никаких признаков активности центральных черных дыр в обеих галактиках, кроме того запасы газа у галактики SPT0311-58 W значительно выше, чем у всех известных галактик при z>6. Предполагается, что поставщиком газа может быть одно из самых массивных гало из темной материи, существовавших в те времена, окружающее пару галактик. Оценки его общей массы колеблются от 4×10¹¹ до (1,4-7,0)×10¹² масс Солнца, в зависимости от принятого содержания барионной материи в гало. Несмотря на свою уникальность, существование такой системы не противоречит существующей космологической парадигме.

Ранее мы рассказывали о том, как ALMA увидела начало слияния двух древних галактик с активным звездообразованием и каким образом астрономы обнаружили самые далекие и тусклые галактики в истории.

Александр Войтюк