Экстремально красные активные галактики оказались родственниками синих запыленных активных галактик

Астрономы при помощи телескопов «Джеймс Уэбб» и «Субару» обнаружили сходство недавно открытых галактик типа JWST-ERO и ранее известных активных запыленных галактик BluDOG. Предполагается, что они наряду с активными галактиками-«хотдогами» (HotDOG) представляют собой разные этапы процесса слияния двух крупных галактик, содержащих сверхмассивные черные дыры. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Одной из находок «Джеймса Уэбба» в глубоком космосе стали объекты JWST-ERO (Extremely Red Objects) — компактные системы с очень красным цветом в области оптического и ближнего инфракрасного диапазона и синим цветом в области ультрафиолетового диапазона, наблюдающиеся при значениях красного смещения 5–9. Их свойства тяжело объяснить с помощью одной популяции галактик или квазаров, лучше подходит двухкомпонентная модель, включающая в себя свойства сильно и мало запыленных галактик и квазаров, а также активное ядро.

Группа астрономов во главе с Акатоки Ноборигучи (Akatoki Noboriguchi) из Университета Синсю сообщила, что обнаружила сходство между параметрами объектов типа JWST-ERO и BluDOG (blue-excess dust-obscured galaxies). Ученые занимались анализом данных наблюдений за галактиками, полученных «Джеймсом Уэббом» и наземным телескопом «Субару». Выборка состояла из 37 объектов JWST-ERO при z=5—9, еще 20 галактик, похожих по цветам на JWST-ERO и обладающих активными ядрами, и 8 систем типа BluDOG при z=2,2—3,3.

BluDOG представляют собой системы, наблюдаемые при красных смещениях z=2—3. Это разновидность активных галактик, скрытых пылью (DOG, dust-obscured galaxies), находящихся в переходной фазе между звездообразованием в условиях запыления и активным ядром, окруженным пылевым тором, после крупного события слияния галактик, богатых газом. BluDOG выделяются тем, что демонстрируют избыток синего цвета в оптическом диапазоне.

Исследователи отмечают большое сходство спектрального распределения энергии у BluDOG и JWST-ERO. Масса сверхмассивных черных дыр в ядрах BluDOG составляет 10⁸—10⁹ масс Солнца, что на порядок больше, чем у некоторых JWST-ERO. Соотношение Эддингтона (отношение болометрической светимости активного ядра к Эддингтоновской (критической) светимости) для BluDOG составляет 1 или более, тогда как для JWST-ERO это значение будет 0,1–1. Таким образом, JWST-ERO могут быть менее массивными и активными и более распространенными аналогами BluDOG при больших красных смещениях.

Ученые предложили модель, которая предлагает единую физическую природу для трех популяций запыленных активных галактик — JWST-ERO, DOG и HotDOG. Предполагается, что они являются разными этапами процесса слияния двух крупных галактик, богатых газом, различающихся активностью, запыленностью и массой центральной черной дыры.

Слияние инициирует интенсивное звездообразование, которое сильно затеняется запыленной межзвездной средой, при этом поступление газа к черной дыре способно вызвать всплеск активности ядра, все еще затененного пылью. Увеличение активности черной дыры вызывает частичный отток пыли, что ведет к появлению избытка синего цвета. В конце значительная часть пыли уходит от ядра, которое теперь выглядит как незатененный квазар.

Ранее мы рассказывали о том, как «желтые шары» оказались связаны с протозвездами средних и больших масс.