«Джеймс Уэбб» отыскал самую древнюю спокойную галактику

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» отыскал самую древнюю спокойную галактику, в которой остановилось активное звездообразование. Она существовала, когда Вселенной было всего 700 миллионов лет, и по массе сравнима с Малым Магеллановым Облаком. Статья опубликована в журнале Nature.

Спокойными галактиками называют системы, в которых прекратилось бурное звездообразование, способствовавшее активному наращиванию звездной массы, и звездное население галактики постепенно стареет. Обычно это массивные галактики (более 10¹⁰ масс Солнца), численность которых значительно увеличивается от красного смещения z=2 до текущих времен, однако известны и маломассивные (10^7—9 масс Солнца) системы. К нагреву и оттоку газа из галактики и гашению звездообразования в ней могут привести как процессы внутри галактики, такие как обратная связь от активного ядра, содержащего сверхмассивную черную дыру, или от звездного населения, так и внешнее воздействие, например удаление газа за счет приливных взаимодействий с другими галактиками или давления окружающей среды при движении в ней.

В случае маломассивных систем возможен также режим «мини-тушения» звездообразования, когда галактика лишь временно (несколько десятков миллионов лет) прекращает активно образовывать звезды, а затем возвращается на главную последовательность звездообразования, которая связывает массу звезд в галактике и скорость звездообразования в ней. Основными причинами «мини-тушения» считаются обратная связь от звезд, отсутствие аккреции газа на галактику и взаимодействие галактик друг с другом. Однако все эти идеи, особенно в случае маломассивных галактик, нуждаются в проверке и уточнении наблюдательными данными за очень далекими, и, следовательно, древними системами, чтобы проследить эволюцию галактик за долгое время.

Группа астрономов во главе с Тобиасом Лузером (Tobias J. Looser) из Кембриджского университета сообщила об обнаружении самой древней спокойной галактики. Ей стала галактика JADES-GS-z7-01-QU, открытая еще в 2010 году как галактика Лаймановского скачка, однако ее свойства были подробно описаны только сейчас, на основе спектроскопических данных наблюдений «Джеймса Уэбба» в рамках программы JADES.

Красное смещение JADES-GS-z7-01-QU составляет z=7,3, что соответствует возрасту Вселенной в 700 миллионов лет. Ее звездная масса составляет (4—6)×10⁸ масс Солнца, что сопоставимо с карликовыми галактиками или с галактикой-спутником Млечного Пути Малым Магеллановым Облаком. Верхний предел скорости звездообразования составляет 0,65 массы Солнца в год за последние 3–10 миллионов лет, что на 2–3 порядка меньше значений для звездообразующих галактик с главной последовательности в то время.

Возраст самой старой популяции звезд в JADES-GS-z7-01-QU составляет 40–150 миллионов лет, а возраст самых молодых звезд — 20–50 миллионов лет. Ученые предполагают, что в период от 10 до 100 миллионов лет назад до момента наблюдений в галактике имела место вспышка звездообразования, продолжавшаяся всего 20–100 миллионов лет. Причинами ее тушения мог быть мощный отток газа из галактики, вызванный обратной связью от звездообразования или всплеском активности центральной черной дыры. Эти механизмы могли лишь временно снизить темп звездообразования, пока новый или повторно аккрецированный на галактику газ вновь не активизирует процесс формирования звезд, поэтому JADES-GS-z7-01-QU может находиться в режиме «мини-тушения».

Ранее мы рассказывали о том, как ученые отыскали протоскопление из массивных спокойных галактик.