Эта галактика погибла через 700 миллионов лет после Большого Взрыва

Галактика
Изображение JWST в искусственных цветах небольшой части южного поля GOODS с выделенной галактикой JADES-GS-z7-01-QU. Авторы и права: JADES Collaboration.

Когда в галактике заканчиваются газ и пыль, процесс рождения звёзд прекращается. Это занимает миллиарды лет. Но есть галактика, которая уже умерла, когда Вселенной было всего 700 миллионов лет. Что с ней случилось?

Это то, что хочет знать международная команда астрономов.

“Первые несколько сотен миллионов лет существования Вселенной были очень активной фазой, когда множество газовых облаков коллапсировали, образуя новые звёзды”, – сказал Тобиас Лузер из Института космологии Кавли при Кембриджском университете.

Галактикам нужен обильный запас газа для образования новых звёзд, а ранняя Вселенная была похожа на шведский стол, где можно есть всё, что вы можете съесть.

Итак, когда галактика JADES-GS-z7-01-QU появилась в наблюдениях JWST, в ней не было особых свидетельств продолжающегося звездообразования. Она находится в том, что астрономы называют “замороженным” состоянием, и похоже, что звездообразование началось и быстро остановилось. Выяснение того, почему это произошло с молодой галактикой, является важным шагом в космологии. Почему перестали формироваться звёзды? И были ли факторы, влияющие на звездообразование, такими же, как сегодня?

Когда галактика перестает формировать звёзды

Астрономы не ожидают, что прекращение звездообразования произойдёт быстро.

“Только позже во Вселенной мы начинаем видеть, как галактики перестают формировать звёзды, будь то из-за чёрной дыры или чего-то ещё”, – сказал доктор Франческо Д’Эудженио, также из Института космологии Кавли.

Рождение звезды обычно начинается, когда облака газа сливаются воедино. Богатые газом регионы, включая галактики, являются лучшими местами для зарождения звёзд. Данные JWST о JADES-GS-z7-01-QU показывают, что эта молодая галактика пережила очень интенсивный период звездообразования вскоре после того, как она начала формироваться (после Эпохи реионизации). Где-то от 30 до 90 миллионов лет здесь бурлило звездообразование. Потом оно внезапно прекратилось.

Джеймс Уэбб
Художественная иллюстрация космического телескопа Джеймса Уэбба в точке Лагранжа. Авторы и права: ESA.

Это неудивительно, хотя астрономы не уверены, почему оно остановилось. Понятно, что закончилось горючее. Возможно, сверхмассивная чёрная дыра в её сердце поглотила большую часть доступного “звёздного материала”. Быстро движущиеся ветры и струи чёрной дыры могли также полностью вытолкнуть большую часть материала, из которого рождались звёзды, из галактики. Также возможно, что очень быстрый темп звездообразования, который наблюдался у JADES-GS-z7-01-QU, просто израсходовал все запасы материала. По словам Лузера, это не невозможно.

“Кажется, в ранней Вселенной всё происходит быстрее и драматичнее, и это может включать в себя переход галактик от фазы звездообразования к стадии покоя или угасания”, – сказал он.

Выяснение ответа

Из текущих данных JWST неясно, что случилось с этой маленькой галактикой на заре времен. Астрономы всё ещё исследуют данные.

“Мы не уверены, сможет ли какой-либо из этих сценариев объяснить то, что мы сейчас наблюдаем, используя Уэбб”, – сказал соавтор статьи профессор Роберто Майолино.

До сих пор, чтобы понять раннюю Вселенную, астрономы использовали модели, основанные на современной Вселенной. Но теперь, когда они могут заглянуть намного дальше в прошлое и заметить, что звездообразование в этой галактике так быстро прекратилось, возможно, придётся пересмотреть модели эволюции Вселенной.

Звездообразование
Текущие процессы звездообразования, наблюдаемые с помощью VIRCAM/VISTA в программе VISIONS. Авторы и права: Meingast et al ., doi: 10.1051/0004-6361/202245771.

Это означает больше наблюдений с использованием JWST.

“Мы ищем другие галактики, подобные этой, в ранней Вселенной, что поможет нам установить некоторые ограничения на то, как и почему галактики перестают формировать новые звёзды”, – сказал Д’Эудженио.

Возможно, галактики в ранней Вселенной “умирают”, а затем возвращаются к жизни – исследователям понадобятся дополнительные наблюдения, чтобы понять это.

Есть ещё одна возможность, которую астрономы захотят исследовать. JADES-GS-z7-01-QU выглядел мёртвым в то время, когда JWST наблюдал за ним. Но возможно, что прекращение рождения звёзд было лишь временным явлением. Возможно, это было вызвано периодическими выбросами звёздного вещества в межзвёздное пространство (движимыми чёрной дырой в ядре). В других галактиках также наблюдался перерыв в рождении звёзд, но они гораздо массивнее этой.

Возможно, JADES-GS-z7-01-QU запустила фабрику звездообразования позже в своей истории. В этом случае она вполне могла стать гораздо более массивной в более поздние эпохи космической истории. И это наводит на интригующую идею: возможно, другие “потухшие” галактики также взяли паузу, а затем получили массивное вливание газа – возможно, в результате столкновений с другими галактиками – для создания более поздних поколений звёзд. Будущие наблюдения JWST должны открыть больше таких галактик, и это должно позволить астрономам более детально изучить их затухающие фазы.

Оставьте комментарий