Це одночасно й скромно, й мотивуюче усвідомлювати, скільки ще потрібно дізнатися про Всесвіт. Команда дослідників нещодавно вирішила одну з найбільших загадок астрофізики: як формуються масивні еліптичні галактики.
Тепер, вперше, є надійні спостережні докази, що дають відповідь на це питання. Результати дослідження були нещодавно опубліковані в журналі Nature.
Галактики сучасного Всесвіту поділяються на дві основні категорії: спіральні галактики, такі як наш Чумацький Шлях, які багаті газом і безперервно утворюють зірки в обертовому диску, та еліптичні галактики, які великі та сферичні, схожі на рибальку, і не утворюють нових зірок, а домінують зірки, що сформувалися понад 10 мільярдів років тому.
Довгий час формування еліптичних галактик було важко пояснити за допомогою космологічних моделей еволюції Всесвіту від Великого вибуху до сьогодення. Однією з головних труднощів було те, що в епоху, коли сформувалися еліптичні галактики (10-12 мільярдів років тому), зіркоутворення вважалося можливим лише в великих обертових дисках, схожих на наш Чумацький Шлях. Але як ці галактики змогли змінити свою форму з плоских дисків на тривимірні еліптичні структури?
Дослідження за допомогою Alma Аналізуючи дані з Атакамської великої міліметрової/субміліметрової обсерваторії (Alma), вчені змогли визначити місця народження гігантських еліптичних галактик.
Виявилося, що локальні еліптичні галактики можуть утворюватися через короткі, але інтенсивні епізоди зіркоутворення в ранньому Всесвіті, а не поступово перетворюватися з обертових дисків на еліптичні форми з часом.
У рамках дослідження було вивчено розподіл пилу в понад 100 віддалених галактиках, які активно формували зірки, коли Всесвіту було від 2,2 до 5,9 мільярда років. Пил свідчить про наявність газу, з якого утворюються нові зірки, і дозволяє досліджувати активні області зіркоутворення в цих галактиках.
Завдяки новій техніці спостережень виявлено, що пил у цих віддалених галактиках є надзвичайно компактним і не відповідає тому, що очікували від плоских дископодібних галактик. Дослідники змогли реконструювати тривимірну геометрію пилових регіонів, що показало, що більшість ранніх зіркоутворюючих галактик були сферичними, а не дископодібними, нагадуючи форму еліптичних галактик, знайдених поблизу нас сьогодні.
Далі, за допомогою космологічних комп’ютерних симуляцій, вчені інтерпретували отримані результати і зрозуміли фізичні механізми, які могли б призвести до того, що пил і газ занурюються в центри цих віддалених, зіркоутворюючих галактик.
Аналіз показав, що холодні газові потоки з навколишніх галактик, разом із взаємодіями та злиттями галактик, могли спровокувати рух газу та пилу в компактні зіркоутворюючі ядра. Симуляції показали, що цей процес був характерним для раннього Всесвіту, і він надає ключове пояснення швидкому формуванню еліптичних галактик.
Це відкриття стало можливим завдяки новій методиці аналізу даних Alma, що дозволяє отримувати чіткі зображення віддалених галактик, але з більш складним аналізом, ніж для традиційних оптичних зображень. Використання архівних, відкритих даних Alma підкреслює важливість відкритих даних у наукових дослідженнях.
Майбутні спостереження з космічними телескопами JWST і Euclid нададуть ще більше інформації про розподіл зірок у віддалених предках сучасних еліптичних галактик. Надзвичайно великий телескоп з дзеркалом діаметром 39 метрів також забезпечить безпрецедентну деталізацію зіркоутворюючих ядер у віддалених галактиках.
Читайте оригінальну статтю.
