Астрономы отыскали рекордно далекую вращающуюся дисковую галактику

Астрономы обнаружили самую далекую дисковую вращающуюся галактику, свет от которой шел до Земли около 13,1 миллиарда лет. Ее диск обладает относительно спокойной динамикой газа и упорядоченностью, что плохо вписывается в модели и говорит о том, что формирование дисков у галактик могло происходить раньше, чем ожидалось. Статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Считается, что в ранней Вселенной галактики обладали более комковатой морфологией и хаотичной формой по сравнению с дисковыми галактиками, которые в большом количестве наблюдаются в современной Вселенной. Астрономы связывают это с турбулентными процессами, более частыми слияниями галактик, большей интенсивностью аккреции газа из окружающей среды и повышенными уровнями активности галактических ядер и темпов звездообразования. Однако к настоящему времени на красном смещении более шести уже не раз наблюдались массивные дисковые галактики, демонстрирующие относительно спокойную внутреннюю динамику, что создает трудности для космологических моделей, которые предсказывают более позднее формирование таких дисков. Поэтому глубокие наблюдения с большим разрешением, позволяющие обнаруживать далекие галактики и определять их свойства и структуру, важны для составления более подробной картины того, как галактики наращивали свою массу и когда могли формироваться первые дисковые галактики.

Группа астрономов во главе с Люси Роуленд (Lucie Rowland) из Лейденского университета сообщила об обнаружении самой далекой вращающейся дисковой галактики REBELS-25. Оно было сделано в рамках обзора REBELS (The Reionization Era Bright Emission Line Survey), проводимом наземной системой радиотелескопов ALMA. Галактика, оказавшаяся наиболее яркой в ​​инфракрасном диапазоне из выборки звездообразующих галактик с красным смещением 6−8, демонстрировала также комковатую морфологию и признаки движения газа, что сделало ее целью для более подробных наблюдений. Ученые отслеживали в галактике распределение и движение холодного (около ста кельвинов) газа при помощи линии излучения дважды ионизированного углерода, а также пыли.

Спектроскопическое красное смещение REBELS-25 составляет 7,31, она существовала через семьсот миллионов лет после Большого взрыва. Ее звездная масса составляет 8 × 10⁹ масс Солнца, а масса газа около 1,1 × 10¹¹ масс Солнца, что делает ее массивной структурой, однако эти результаты нужно в дальнейшем уточнить. Скорость звездообразования составляет в 199 масс Солнца в год.

REBELS-25 демонстрирует мало наклоненный по отношению к наблюдателю диск, который может быть очень тонким (менее 2,31 тысячи световых лет) и демонстрирует признаки перемычки. Газ в диске вращается, причем диск выглядит упорядоченной и динамически холодной структурой с низкой дисперсией скоростей.

Существование такой системы плохо согласуется с прогнозами многих текущих моделей, которые, как правило, предсказывают, что для дисковых галактик с красным смещением более трех должна наблюдаться большая степень турбулентности и большая дисперсия скоростей газа. Похоже, что спокойные в плане динамики диски у галактик могли формироваться заметно раньше, чем ожидалось, и можно найти еще более далекие подобные системы. Ученые также отмечают, что дискообразность может больше зависеть от массы галактики, чем от ее красного смещения, что также нужно учитывать при дальнейших исследованиях.

Гораздо ближе к нам, чем REBELS-25, находится рекордно далекая спиральная галактика с перемычкой — она считается аналогом прародителя Млечного Пути.