Астрономы нашли кандидата в самый далекий галактический бар

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил потенциально самую далекую галактическую перемычку, которая существовала в спиральной галактике спустя почти 1,2 миллиарда лет после Большого Взрыва. Свойства M1149-BSG-z5 говорят о том, что перемычки могли быстро формироваться в богатых газом и барионной материей галактиках, особенно если те переживали взаимодействие с другими галактиками. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Центральной перемычкой (или баром) обладают около 60 процентов дисковых галактик в Местной Вселенной, эти структуры способны сильно влиять на внутреннюю эволюцию систем, например, управляя активностью ядра или темпом звездообразования. Предполагается, что бары могут возникать в результате гравитационных неустойчивостей в дисках, приливных возмущений и при слияниях богатых газом галактик, однако до сих пор неясно, каким образом и когда они возникали в ранней Вселенной. Для того, чтобы наложить более строгие ограничения на модели формирования перемычек, ученые ищут все более и более далекие галактики с барами, рекордсменом из которых до недавнего времени была система GN20.

Группа астрономов во главе с Ван Сяоханем (Xiaohan Wang) из Университета Цинхуа сообщила об обнаружении нового кандидата в самый далекий галактический бар. Он наблюдается в спиральной галактике M1149-BSG-z5, которую ученые отыскали в окрестностях скопления галактик MACS J1149+2223 в ходе анализа данных наблюдений инструментов NIRCam и NIRISS «Джеймса Уэбба». Исследователи также использовали данные глубоких наблюдений за этой областью неба телескопа «Хаббл».

Спектроскопическое красное смещение M1149-BSG-z5 оценивается в 5,1015, что означает, что мы видим ее такой, какой она была через почти 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва. В спектре галактики найдены линии ионизированного кислорода, водорода, азота и серы, ее внутренняя среда заметно обогащена металлами (около половины солнечной металличности). В структуре M1149-BSG-z5 можно выделить два спиральных рукава, отходящих от перемычки, в юго-восточном рукаве наблюдается яркое скопление. Балдж галактики характеризуется эффективным радиусом 8,5 тысячи световых лет, а ее перемычка обладает расчетной длиной около 15 тысяч световых лет. Звездная масса M1149-BSG-z5 составляет 10^10,45​ масс Солнца, а темп звездообразования — около 144 масс Солнца в год. Ядро галактики содержит активную черную дыру, чья масса составляет около 10^7,5 масс Солнца.

Все эти свойства делают систему массивной зрелой галактикой с необычно крупным баром, которая уже успела пережить значительную химическую эволюцию. С одной стороны, M1149-BSG-z5 похожа на активно растущую и богатую барионной материей и газом систему, что может объяснить быстрое формирование перемычки за счет гравитационной неустойчивости в диске. С другой стороны, галактика находится в области с высокой плотностью вещества и обладает предполагаемой галактикой-компаньоном, расположенной на расстоянии около 69 тысяч световых лет от M1149-BSG-z5, что вписывается в модель формирования перемычки за счет слияний или взаимодействий галактик. Дальнейшие наблюдения должны помочь разобраться в конкретном механизме формирования бара.

Самую далекую на сегодня галактику тоже обнаружил «Джеймс Уэбб» — ее назвали «Космическое чудо».