Астрономы давно пытаются понять, как уже через 1,5-2 миллиарда лет после Большого взрыва могли появиться массивные эллиптические галактики. Согласно традиционным моделям, такие структуры должны формироваться постепенно — через последовательные слияния карликовых галактик на протяжении почти всей истории Вселенной, которой сейчас согласно модели ΛCDM приблизительно 13,8 миллиарда лет. Однако наблюдения показывают, что «взрослые» галактики существовали намного раньше теоретических сроков.
Международная группа исследователей под руководством ученых Института радиоастрономии Макса Планка использовала данные радиоинтерферометра ALMA для изучения протоскопления галактик SPT2349-56, расположенного в созвездии Феникса. Этот объект наблюдается таким, каким он был всего через 1,4 млрд лет после Большого взрыва. Результаты исследования опубликованы изданием The Astrophysical Journal.
Ускоренные роды
Наблюдения показали, что в центре протокластера находятся несколько тесно взаимодействующих галактик с чрезвычайно интенсивным звездообразованием — одна новая, сравнимая с Солнцем звезда появляется там каждые 40 минут. За один земной год это дает 13 140 звезд, что на четыре порядка больше плодовитости Млечного Пути (максимум 7-8 солнечных масс в год).
Исследователи обнаружили гигантские приливные газовые струи, выбрасываемые при столкновениях галактик со скоростью около 300 км/с. Эти массы вещества насквозь пронизывают цепочку из двух десятков сталкивающихся галактик, образуя единую систему, которая, по расчетам, может превратиться в массивную эллиптическую галактику менее чем за 300 миллионов лет. По меркам Вселенной такое слияние можно считать поистине молниеносным.
Численные модели показали, что подобные плотные массивы могли выделяться на фоне космологического расширения уже в первый миллиард лет эволюции Вселенной и быстро коллапсировать, формируя протоскопления — будущие центры галактических кластеров.
Телескоп James Webb в последние годы обнаружил множество массивных галактик в ранней Вселенной, что заставило существенно пересмотреть модели космической эволюции.
В современных скоплениях галактик крупнейшие эллиптические системы обычно располагаются в центре и содержат сверхмассивные черные дыры (СМЧД), влияющие на звездообразование. Такая дыра может как активизировать звездообразование, так и подавить его, «выдув» из галактики запасы газа, из которого формируются звездные объекты.
Ученые считают протоскопления галактик оптимальными «лабораториями» для изучения распространения элементов «средней тяжести» — например, углерода — в межгалактической среде.
Полученные результаты показывают возможность быстрого формирования массивных галактик через коллапс и слияние плотных первичных структур, происходящее гораздо быстрее космологических шаблонов — всего за несколько сотен миллионов лет.
Подробнее о том, как СМЧД буквально обескровила галактику Пабло, читайте в материале Hi-Tech Mail.
