Международная команда исследователей, включая специалистов из Института физики и математики Вселенной Кавли при Токийском университете, сделала важное открытие о том, как старые эллиптические галактики формируются в ходе интенсивного звездообразования в ядрах ранних галактик.
Современные галактики делятся на две основные категории. Молодые спиральные галактики, подобные нашему Млечному Пути, активно формируют новые звезды и имеют характерную дисковую структуру. В то же время старые эллиптические галактики, напротив, состоят из древних звезд, не содержат газа и больше не участвуют в процессе звездообразования. Однако механизм, благодаря которому такие галактики принимают свою форму, долгое время оставался загадкой.
Новое исследование, основанное на данных радиотелескопа ALMA, предоставило первые наблюдательные доказательства того, что эллиптические галактики могут формироваться непосредственно через интенсивное звездообразование в ярких звездных вспышках ранней Вселенной. Анализировались данные о более чем 100 галактиках с высоким уровнем светимости, существовавших в период так называемого «Космического полдня» — когда Вселенной было от 1,6 до 5,9 миллиардов лет.
Руководитель работы доцент Циньхуа Тан совместно с коллегами использовали статистический анализ яркости пыли в субмиллиметровом диапазоне. Их метод позволил установить, что распределение светимости пыли в большинстве изученных галактик имеет компактный характер, а профили яркости существенно отличаются от характерных для галактик с дисковой структурой.
Дополнительные доказательства сферической формы этих галактик были получены с помощью анализа их трехмерной геометрии. Используя данные о соотношении осей галактик, ученые установили, что большинство этих объектов имеют форму, близкую к сферической, а не дисковой. Моделирование подтвердило, что такой механизм формирования сферических галактик, вероятно, обусловлен взаимодействием галактик и аккрецией холодного газа. Эти процессы были широко распространены в ранней Вселенной, что совпадает с периодом активного формирования эллиптических галактик.
Исследование опиралось на архивные проекты A3COSMOS и A3GOODSS, которые предоставили астрофизикам данные высокой точности для анализа. В будущем использование более детальных наблюдений ALMA, а также новые данные с высоким разрешением и чувствительностью, позволят углубленно изучить распределение холодного газа и его движение в галактиках.
Кроме того, возможности таких инструментов, как телескопы Euclid, James Webb Space Telescope и Китайский космический телескоп, предоставят уникальную возможность изучить звездные компоненты галактик. Эти открытия помогут собрать полную картину эволюции ранних галактик и дадут более глубокое понимание того, как Вселенная развивалась с течением времени.
Ранее ученые нашли объяснение «невозможным» черным дырам.