Телескоп ALMA обнаружил далекую и очень молодую галактику, которая оказалась неожиданно упорядоченной, сообщается в журнале Nature. Несмотря на то, что астрономы ее видят в момент, когда возраст Вселенной составлял всего 10 процентов от современного, она, как и Млечный путь, уже обладает вращающимся диском и балджем. При этом каким образом подобные структуры могли сформироваться столь быстро, исследователям неясно.
Современная Вселенная — холодное (2,73 кельвина) и довольно спокойное место, но так было далеко не всегда. В прошлом она была намного более плотной, горячей и хаотичной. Теоретики предполагают, что первые галактики в ней формировались из сгустков газа, которые коллапсировали под действием собственной гравитации, порождая звезды и потом сталкивались между собой. Из-за этого, по мнению ученых, они должны были быть довольно турбулентными и неустойчивыми, однако новое исследование показывает, что древние галактики, на самом деле, могли иметь относительно упорядоченную структуру.
Франческа Риццо (Francesca Rizzo) из Института астрофизики общества Макса Планка вместе с коллегами при помощи интерферометра ALMA обнаружила очень далекую и, как следствие, очень молодую галактику SPT0418-47, свет от которой шел к нам более 12 миллиардов лет. Она имеет красное смещение z = 4,2, и она видна такой, какой она была, когда Вселенной было всего 1,4 миллиарда лет. Увидеть столь далекий объект ученым удалось благодаря другой, намного более близкой галактике, которая выступила в качестве гравитационной линзы. Благодаря методам машинного обучения астрономы смогли восстановить истинную форму SPT0418-47 (из-за гравитационного влияния более близкой галактики она изначально выглядела на снимках почти идеальным кольцом), а также измерить параметры движения газа в ней.
Выяснилось, что нeсмотря на высокий темп звездообразования и связанные с этим высокоэнергетические процессы, галактический диск SPT0418-47 — самый упорядоченный из всех когда-либо наблюдавшихся в ранней Вселенной. Хотя у галактики, по-видимому, нет спиральных рукавов, она обладает диском, который вращается со скоростью 272 километра в секунду, и балджем — большим облаком звезд, плотно окружающем со всех сторон галактический центр. При этом балдж у галактики на столь раннем этапе эволюции Вселенной астрономам удалось увидеть впервые.
По словам авторов работы, обнаруженные особенности у SPT0418-47 делают ее отчасти похожей на Млечный путь. Тем не менее они отмечают, что в процессе развития эта галактика, скорее всего, станет совсем непохожей на нашу и, вероятно, присоединится к классу эллиптических.
Сделанное авторами открытие свидетельствует о том, что ранняя Вселенная, возможно, была не столь хаотична, как считалось, однако как настолько упорядоченная галактика могла сформироваться столь быстро, неясно. С другой стороны, текущая находка перекликается с открытием другого вращающегося диска с красным смещением z = 4,26, а также результатами симуляций. Будущие исследования должны будут помочь ответить на вопрос о том, насколько типичны такие «новорожденные» дисковые галактики и действительно ли они в целом менее хаотичны, чем предсказывалось ранее.
Несколько лет назад группа астрономов обнаружила следы пика образования массивных галактик в первый миллиард лет после эпохи реионизации, что также противоречит современной модели образования галактик, которая не предполагает существования подобных гигантов на ранних этапах существования Вселенной.
Кристина Уласович