Астрономы обнаружили огромную галактическую "верфь" в далекой Вселенной

Международная группа астрономов сообщила об открытии структуры, которая считается «протокластером» галактик на пути развития к суперкластеру галактик. Наблюдения показывают протокластер, расположенный в 11 миллиардах световых лет от Земли, в том виде, в каком он появился, когда Вселенной было 3 миллиарда лет -- в эпоху, когда в определенных регионах космоса звезды образовывались с большей скоростью.

Об этом говорится в прессрелизе обсерватории Большого бинокулярного телескопа (Аризона, США).

Даже галактики не любят быть в одиночестве. Хотя астрономам уже известно, что галактики имеют тенденцию собираться в группы и кластеры (скопления), процесс перехода от образования в дружеские группы оставался открытым вопросом в космологии.

В работе, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, международная группа астрономов сообщает об открытии объектов, которые, похоже, представляют собой галактическое скопление в процессе зарождения, известное как протокластер.

"Это открытие – важный шаг к достижению нашей конечной цели: понимание собирания галактических кластеров, наиболее массивных структур, существующих во Вселенной", - сказала Бренда Фрай, доцент астрономии Стюардской обсерватории Университета Аризоны и соавтор исследования.

Если привести местный аналог, Млечный Путь – галактика, которая является домом для нашей Солнечной системы, – принадлежит к галактическому кластеру, известному как Местная группа, являющаяся, в свою очередь, частью суперкластера Девы. Но как выглядел такой суперкластер, как Дева, 11 миллиардов лет назад?

«Мы все еще очень мало знаем о протокластерах, отчасти потому, что они так тусклы, слишком тусклы, чтобы их можно было обнаружить с помощью оптического света», — сказала Фрай. "В то же время известно, что они ярко излучают в других длинах волн, таких как субмиллиметровых".

Симуляция космической паутины – огромной трехмерной «паутины» из пересекающихся в космосе газовых нитей. Галактики не распределяются случайным образом, а имеют тенденцию группироваться в узлах космической паутины, изображенных красными областями, образуя протоскопления, такие как G237. Credit: International Gemini Observatory-NOIRLab-NSF-AURA-G. L. Bryan-M. L. Norman

Первоначально обнаруженный телескопом Планка Европейского космического агентства в рамках обзора всего неба, этот протокластер появился заметно в дальней инфракрасной области электромагнитного спектра. Перебирая выборку из более 2000 объектов-кандидатов — структур, которые могут быть кластерами, исследователи наткнулись на протокластер, обозначенный как PHz G237.01+42.50, или сокращенно G237. Наблюдения выглядели многообещающими, но для подтверждения его идентичности требовались дальнейшие наблюдения с помощью других телескопов.

Под руководством Мари Поллетты из Национального института астрофизики (INAF) в Милане, Италия, команда провела наблюдение, используя комбинированную мощность Большого бинокулярного телескопа в Аризоне под управлением Аризонского университета и телескопа Субару в Японии. В результате этого совмещенного исследования команда определила 63 галактики, принадлежащие к протокластеру G237. Последующие наблюдения были получены с использованием архивных данных, Космической обсерватории Гершеля и космического телескопа Спитцера.

«Вы можете думать о галактических протокластерах, таких как G237, как о галактической верфи, на которой собираются массивные галактики, только эта структура существовала в то время, когда Вселенной было 3 миллиарда лет», – сказала Фрай. «В то же время генеалогия может быть более близкой, чем вы думаете. Поскольку Вселенная однородна и одинакова по всем направлениям, мы считаем, что Млечный Путь, возможно, причалил к узлу протокластера, подобному G237, когда он был очень молодым».

Сначала, наблюдения за G237 предполагали нереально высокую скорость звездообразования, и команда пыталась разобраться в данных. Считалось, что протокластер G237 образует звезды со скоростью в 10 000 раз большей, чем в Млечном Пути, отмечают авторы. Ожидается, что с этой скоростью протокластер будет быстро тратить свое звездное топливо и впоследствии осядет в сложную систему, подобную суперкластеру Девы.

«Каждая из 63 галактик, обнаруженных на данный момент в G237, була похожа на фабрику по производству звезд, работающую в усиленном режиме», — сказала Фрай. «Как будто галактики работали сверхурочно для сбора звезд. Скорость производства была нестабильной. Учитывая такой темп, ожидается, что в ближайшее время цепи поставок будут разрушены, что приведет к окончательному прекращению работы верфи галактики».

Такие высокие выходы можно поддерживать только непрерывным впрыском топлива, которым для звезд является газообразный водород. Фрай говорит, что результат требовал эффективной и непрерывной цепи поставок, которая завлекала неоправданно большие объемы свежего газа для подкормки фабрик, образующих звезды.

"Мы не знаем, откуда поступал этот газ", – сказала она.

Позже команда обнаружила, что часть сигнала поступала от галактик, не связанных с протокластером. Но даже после удаления неподходящих сигналов, общая скорость звездообразования оставалась высокой, по меньшей мере, тысяча солнечных масс в год, по словам Полетти. Для сравнения, Млечный Путь производит около одной солнечной массы каждый год.

"Картина, которую мы сейчас собрали, - это успешная галактическая верфь, которая работает с высокой эффективностью, собирая галактики и звезды в них, и имеет более устойчивое энергоснабжение", - сказал Фрай.

Все галактики во Вселенной являются частью гигантской структуры, напоминающей трехмерную паутину, называемую космической паутиной. Нити космической паутины пересекаются в узлах, которые по использованной здесь аналогии приравниваются к галактическим верфеям.

"Мы считаем, что нити опосредуют передачу газообразного водорода из диффузной среды межгалактического пространства на эти голодные протокластерные структуры, которые формируются в узлах", - сказал Фрай.

Указывая на предстоящие исследования, Поллетта сказала: «Мы занимаемся анализом дополнительных наблюдений за этим и другими протокластерами Планка с целью проследить газ, который порождает эти вновь образовавшиеся звезды и питает сверхмассивные черные дыры, чтобы определить его происхождение и объяснить наблюдаемую чрезвычайную активность».

Фрай сказала, что с нетерпением ожидает объединение данных от Большого бинокулярного телескопа с запланированными наблюдениями с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, который будет запущен в декабре.

«Протокластеры дают возможность исследовать ключевые вопросы в астрономии, на которые может ответить только эта новая обсерватория, – сказала она, – например, какие механизмы приводят в движение бурное звездообразование и когда закончатся запасы водорода, что заставит эту галактическую верфь закрыть свои двери и превратится в суперкупление, подобно тому, в котором находится наш Млечный Путь»

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.