Глибокі спостереження за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) виявили надзвичайно велику галактику в ранньому Всесвіті. Це справжній космічний гігант, світло якого подорожувало до нас понад 12 мільярдів років. Ми назвали його Big Wheel, а результати дослідження були опубліковані сьогодні в журналі Nature Astronomy.
Ця гігантська дископодібна галактика існувала у перші два мільярди років після Великого вибуху, що означає, що вона сформувалася, коли Всесвіту було лише 15% від його нинішнього віку. Це відкриття ставить під сумнів наше розуміння процесу формування галактик.
Що таке дископодібна галактика?
Уявіть собі галактику, подібну до Чумацького Шляху: плоску, обертову структуру, що складається зі зірок, газу і пилу, оточену невидимим гало з темної матерії.
Дискові галактики зазвичай мають спіральні рукави, що тягнуться від щільного центру. Чумацький Шлях – це саме така галактика з красивими спіральними рукавами, що огортають її ядро.
Дослідження дискових галактик, як-от Чумацький Шлях і Big Wheel, допомагає нам розкрити таємниці їхнього формування, росту та еволюції протягом мільярдів років.
Гігантський сюрприз
Раніше вважалося, що дископодібні галактики формуються поступово – або шляхом плавного притоку газу, або в результаті злиття менших галактик.
Зазвичай швидкі злиття руйнують спіральну структуру, роблячи її хаотичною. Проте Big Wheel змогла швидко досягти колосальних розмірів, зберігаючи свою чітку спіральну форму, що суперечить загальноприйнятим уявленням про розвиток галактик.
Спостереження JWST показали, що Big Wheel має розміри та швидкість обертання, порівнянні з найбільшими “суперспіралями” у сучасному Всесвіті. Вона втричі перевищує типові галактики свого часу та є однією з наймасивніших відомих галактик раннього космосу.
Крім того, швидкість її обертання ставить її на верхній рівень співвідношення Таллі-Фішера – добре відомої залежності між масою галактики та її швидкістю обертання.
Попри свої величезні розміри, Big Wheel активно зростає зі швидкістю, подібною до інших галактик того ж віку.
Незвично щільний регіон Всесвіту
Ще більш вражаючим є те, що Big Wheel сформувалася у винятково густонаселеній частині космосу, де галактики розташовані вдесятеро щільніше, ніж у середньому.
Це середовище створило ідеальні умови для швидкого зростання галактики. Ймовірно, вона пережила кілька злиттів, які були достатньо “м’якими”, щоб зберегти її дископодібну структуру.
Також газ, що вливався в галактику, повинен був ідеально узгоджуватися з її обертанням, що дозволило їй рости без значних збурень. Отже, все склалося ідеально.
Щаслива знахідка
Відкрити таку галактику, як Big Wheel, було вкрай малоймовірно – наші моделі прогнозували менш ніж 2% шансів на її виявлення.
Ймовірно, нам пощастило, бо ми спостерігали її у винятково щільному регіоні, відмінному від типового космічного середовища.
Крім загадкового походження, майбутнє Big Wheel теж є відкритим питанням. Через високу щільність навколишніх галактик вона може пережити подальші злиття, які істотно змінять її структуру. Зрештою, вона може перетворитися на галактику, порівнянну за масою з найбільшими відомими у сучасних галактичних скупченнях, наприклад, у скупченні Діви.
Відкриття Big Wheel додало ще одну загадку в наше розуміння раннього Всесвіту, показавши, що моделі еволюції галактик ще потребують уточнень.
Подальші дослідження таких масивних ранніх галактик допоможуть астрономам розкрити ще більше таємниць формування космічних структур.