Балджи у далеких ярких субмиллиметровых галактик сформировались за счет вспышек звездообразования

Астрономы в ходе исследований выборки из 146 далеких и ярких в субмиллиметровом диапазоне галактик определили, что они в основном компактны и сферичны, а также массивны и активно образуют звезды. Это говорит в пользу идеи о том, что балджи могли формироваться у галактик на ранних этапах за счет вспышек звездообразования. Статья опубликована в журнале Nature.

Сфероиды представляют собой один из основных компонентов практически всех дисковых галактик, а также эллиптических галактик. Большинство звезд в Местной Вселенной как раз находятся внутри наиболее плотных частей сфероидов, именуемых балджами галактик. Однако механизмы образования таких галактических подструктур до сих пор остаются предметом споров и одним из ключевых вопросов современной космологии. Они могут быть связаны со вспышками звездообразования, результатом длительной эволюции нестабильных галактических дисков с барами, а также с ростом активных сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.

В контексте исследований сфероидов выделяются яркие в субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах галактики, сильно затененные пылью, на больших красных смещениях, в которых уже не раз замечались признаки образования сфероидов. Однако полноценно отследить связь между такими галактиками и сфероидами долгое время не удавалось из-за сложности наблюдений.

Группа астрономов во главе с Танем Цин-Хуа (Qing-Hua Tan) из Обсерватории Пурпурной горы в Китае опубликовала результаты исследований свойств сфероидов у выборки из 146 ярких в субмиллиметровом диапазоне далеких галактик из полей обзоров неба полях COSMOS и GOODS-South, которые наблюдались наземной системой радиотелескопов ALMA и инфракрасным телескопом «Джеймс Уэбб». Использовались также данные наблюдений из каталогов COSMOS2020, A3 COSMOS и A3 GOODSS.

Для 72 галактик были найдены источники излучения в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах, а для 80 — в дальнем инфракрасном диапазоне. Для 39 галактик определено спектроскопическое красное смещение, для остальных — только фотометрическое, диапазон красных смещений составлял от 0,9 до 5,9, что соответствует возрасту Вселенной от 1,6 до 5,9 миллиарда лет и затрагивает эпоху космического полудня, когда галактики активно наращивали свою массу за счет звездообразования.

Звездные массы и скорости звездообразований для галактик, для которых они измеримы, оцениваются в 10^10−11⁢ масс Солнца и 40−2800⁢ масс Солнца в год, соответственно. Около сорока процентов галактик из выборки классифицируются как системы со вспышками звездообразования. Средний эффективный радиус галактик не превышает 4,56 тысячи световых лет.

Исследователи заметили, что зоны субмиллиметрового излучения в основном компактны, а профили поверхностной яркости галактик значительно отклоняются от профилей экспоненциальных дисков, что говорит о сферичности структур. В пользу сфероидальности излучающих компонентов говорит и то, что отношение самой короткой к самой длинной из трех осей для трехмерных форм галактик в среднем составляет половину и увеличивается с пространственной компактностью. Таким образом, большинство галактик из выборки сферичны и могли образовать свои сферические компоненты за счет активного звездообразования, которое может в основном поддерживаться гравитационными взаимодействиями и слияниями галактик и подпиткой потоками газа.

Балдж нашего Млечного Пути интересен не только своей историей, но и тем, что в нем можно найти очень далекие экзопланеты — это делается при помощи микролинзирования.