В ранней Вселенной найдена галактика с массивным вращающимся диском

В нашей Вселенной, которой 13,8 миллиардов лет, большинство галактик, таких как наш Млечный Путь, формировались постепенно, достигнув своей большой массы сравнительно поздно. Но традиционные модели формирования галактик ставит под сомнение новое открытие, сделанное с помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA), галактики с массивным вращающимся диском, которая наблюдается, когда Вселенной было всего десять процентов ее текущего возраста.

Это исследование появилось 20 мая 2020 года в журнале Nature под заголовком "Холодный, массивный, вращающийся диск 1,5 миллиардов лет после Большого Взрыва", рассказывают в Национальной радиоастрономической обсерватории.

Галактика DLA0817g, прозванная Диском Вульфа в честь покойного астронома Артура М. Вульфа, является самой далекой галактикой с вращающимся диском из когда-нибудь наблюдаемых. Несравненная сила ALMA позволила увидеть, как эта галактика вращается со скоростью 272 километров в секунду, подобно нашему Млечному Пути.

"Хотя предыдущие исследования намекали на существование этих ранних галактик с богатыми газом вращающимися дисками, благодаря ALMA у нас сейчас есть однозначные доказательства того, что они возникли уже через 1,5тмиллиардов лет после Большого Взрыва", - сказал ведущий автор Марсель Нилеман из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, Германия.

Как образовался Диск Вульфа?

Открытие диска Вульфа бросает вызов многим симуляциям образования галактик, которые предусматривают, что массивные галактики в этот момент эволюции космоса выросли за счет множества объединений меньших галактик и горячих скоплений газа.

"Большинство галактик, которые мы находим в ранней стадии Вселенной, похожи на обломки от столкновения поездов, поскольку они последовательно и зачастую "насильственно" сливались", - объясняет Нилеман. "Эти горячие слияния затрудняют формирование упорядоченных холодных вращающихся дисков, как мы наблюдаем в нашей настоящей Вселенной".

В большинстве сценариев образования галактик, галактики начинают показывать хорошо сформированный диск примерно через 6 миллиардов лет после Большого Взрыва. Тот факт, что астрономы нашли такую ​​дисковую галактику, когда Вселенной было всего десять процентов от ее нынешнего возраста, свидетельствует о том, что должны доминировать другие процессы роста.

"Мы считаем, что Диск Вульфа вырос в основном за счет постоянного накопления холодного газа", - сказал Дж. Ксавьер Прочаска из Калифорнийского университета в Санта-Крус и соавтор исследования. "Все-таки один из остающихся вопросов - как собрать такую ​​большую газовую массу, сохраняя при этом относительно стабильный вращающийся диск".

Звездообразования

Также, команда использовала Очень большой массив (VLA) Национального научного фонда Карла Г. Янского и космический телескоп Хаббл NASA/ESA, чтобы узнать больше о формировании звезд на Диске Вульфа. В радиоволнах ALMA смотрел на движения галактики и массу атомного газа и пыли, тогда как VLA измерял значение молекулярной массы - топлива для образования звезд. В ультрафиолетовом свете Хаббл наблюдал массивные звезды. "Скорость образования звезд в Диске Вульфа по крайней мере в десять раз выше, чем в нашей собственной галактике", - объясняет Прочаска. "Она должна быть одной из самых продуктивных дисковых галактик в ранней Вселенной".

"Нормальная" галактика

Диск Вульфа впервые был обнаружен ALMA в 2017 году. Нилеман и его команда нашли галактику, когда изучали свет от более далекого квазара. Свет от квазара был поглощен, проходя через массивный резервуар из газообразного водорода, окружающего галактику, - именно так она и обнаружила себя. Вместо того, чтобы искать прямой свет от очень ярких, но более редких галактик, астрономы использовали этот метод "поглощения", чтобы найти более тусклые и "более нормальнее" галактики в ранней Вселенной.

"Тот факт, что мы нашли Диск Вульфа с помощью этого метода, говорит о том, что он принадлежит к нормальной популяции галактик, присутствующих в ранние времена", - говорит Нилеман. "Когда наши новейшие наблюдения с ALMA странным образом показали, что он вращается, мы поняли, что ранние галактики с вращающимися дисками не так редки, как мы считали, и их там должно быть гораздо больше".

"Это наблюдение олицетворяет то, как наше понимание Вселенной усиливается благодаря усовершенствованной чувствительности, которую ALMA приносит в радиоастрономию", - говорит Джо Пеше, директор астрономической программы Национального научного фонда, который финансирует телескоп. "ALMA позволяет нам делать новые, неожиданные открытия почти при каждом наблюдении".

Читайте еще интересные факты о космосе.