Астрономы обнаружили галактику, которой не должно существовать

Обнаружена карликовая галактика, которая не взаимодействует с другими и не образует новых звезд, что не согласуется с современным пониманием эволюции галактик.

Об открытии рассказывают в Университете штата Аризона (ASU), передают OstanniPodii.com.

Карликовые галактики

Галактики связаны между собой гравитацией и состоят из звезд и планет, с огромными облаками пыли и газа, а также темной материи. Карликовые галактики – самые многочисленные галактики во Вселенной, они по определению малы и имеют низкую светимость. Галактики такого типа насчитывают менее 100 миллионов звезд, тогда как наш Млечный Путь, например, насчитывает почти 200 миллиардов звезд.

Недавние наблюдения за карликовыми галактиками, во время которых обнаружено большое количество "ультрадиффузных галактик", недостижимых для предыдущих крупных спектроскопических исследований, свидетельствуют о том, что наше понимание популяции карликовых галактик может быть неполным.

Интересный случай

В недавнем исследовании, проведенном с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) в рамках проекта "Главные внегалактические области для науки о реионизации и линзировании" (PEARLS), сначала рассматривалось скопление галактик.

Карликовая галактика PEARLSDG случайно появилась на некоторых снимках от JWST. Это была вовсе не цель – просто немного удаленная от основного поля наблюдения, в области космоса, где исследователи ничего не ожидали увидеть.

PEARLSDG не имеет обычных характеристик карликовой галактики, которые можно было бы ожидать увидеть. Она не взаимодействует с соседней галактикой, но и не образует новых звезд. Оказывается, это интересный случай изолированной галактики, находящейся в состоянии покоя.

"Такие типы изолированных карликовых галактик, находящихся в состоянии покоя, ранее не встречались, за исключением относительно небольшого количества случаев. Учитывая наши современные представления об эволюции галактик, их существование не ожидается, поэтому тот факт, что мы видим этот объект, помогает нам усовершенствовать наши теории формирования галактик", - сказал руководитель исследования Тим Карлтон из ASU.

"Как правило, карликовые галактики, существующие сами по себе, продолжают образовывать новые звезды", - добавил он.

До сих пор понимание астрономами эволюции галактик показывало такую изолированную галактику, которая продолжает формировать молодые звезды, или взаимодействующую с более массивной галактикой-компаньоном. Эта теория не касается найденной PEARLSDG, представляющую собой старую звездную популяцию, не образующую новых звезд и держащуюся саму по себе.

Еще одним сюрпризом стало то, что на изображениях JWST можно наблюдать отдельные звезды. Эти звезды ярче в волнах "Уэбба"; это одна из самых отдаленных галактик, где мы можем видеть эти звезды с таким уровнем детализации. Яркость этих звезд позволила астрономам измерить расстояние до галактики – 98 миллионов световых лет.

Как определили, что она изолированная и без новых звезд

Для этого исследования команда астрономов использовали широкий спектр данных: изображения, полученные с помощью Камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) JWST; спектроскопические данные, полученные с помощью оптического спектрографа ДеВени на телескопе "Лоуэлл Дискавери" во Флагстаффе, штат Аризона; архивные изображения космических телескопов НАСА "Галекс" и "Спитцер"; а также изображения, полученные в рамках Слоановского цифрового обследования неба и Обзора темной энергии.

Камера NIRCam "Уэбба" имеет очень высокое угловое разрешение и чувствительность, что позволило команде идентифицировать отдельные звезды в этой далекой галактике. Подобно тому, как отдельные клетки фокусируются под микроскопом, эти наблюдения привели компоненты PEARLSDG в четкий фокус.

Важно, что идентификация конкретных звезд на изображении имела ключевое значение в установлении расстояния до них – эти звезды имеют специфическую внутреннюю яркость, поэтому, измерив их видимую яркость с помощью JWST, команда смогла определить, насколько далеко они находятся. Оказалось, что эти звезды были одними из самых отдаленных звезд своего типа, которые можно было наблюдать.

Для изучения цвета PEARLSDG были собраны все архивные данные изображений, полученные в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн. Поскольку новообразованные звезды имеют специфическую цветовую сигнатуру, поэтому отсутствие такой сигнатуры было использовано для того, чтобы показать, что PEARLSDG не образует новых звезд.

Спектрограф ДеВени на телескопе Лоуэлл Дискавери раскладывает свет астрономических объектов на отдельные компоненты, что позволяет астрономам детально изучать его свойства. Например, специфическое смещение длины волны, наблюдаемое в особенностях спектроскопических данных, кодирует информацию о движении PEARLSDG, используя тот же эффект Доплера, который используют радары для измерения скорости водителей на дорогах.

Это имело ключевое значение для того, чтобы показать, что PEARLSDG не связана ни с одной другой галактикой и действительно является изолированной.

Кроме того, определенные особенности в спектре чувствительны к присутствию молодых звезд, поэтому отсутствие этих особенностей еще больше подтвердило измерения отсутствия молодых звезд в данных изображений.

Противоречие ожиданиям

"Это абсолютно противоречило ожиданиям относительно такой карликовой галактики, как эта", - отметил Карлтон.

Как заявляют в ASU, это открытие меняет представление астрономов о том, как формируются и эволюционируют галактики. Оно указывает на возможность того, что многие изолированные галактики, находящиеся в состоянии покоя, ждут своего обнаружения, и что JWST располагает необходимыми для этого инструментами.

Результаты исследования были опубликованы в Astrophysical Journal Letters.