В ранньому Всесвіті виявлено галактику з масивним обертовим диском

У нашому Всесвіті, якому 13,8 мільярдів років, більшість галактик, таких як наш Чумацький Шлях, формувалися поступово, досягнувши своєї великої маси порівняно пізно. Але традиційні моделі формування галактик ставить під сумнів нове відкриття, зроблене за допомогою Атакамського великого міліметрового/субміліметрового масиву (ALMA), галактики з масивним обертовим диском, яка спостерігається, коли Всесвіту було лише десять відсотків його поточного віку.

Це дослідження з’явилося 20 травня 2020 року в журналі Nature під заголовком "Холодний, масивний, обертовий диск 1,5 мільярдів років після Великого Вибуху", розповідають в Національній радіоастрономічній обсерваторії.

Галактика DLA0817g, прозвана Диском Вульфа на честь покійного астронома Артура М. Вульфа, є найвіддаленішою галактикою з обертовим диском із коли-небудь спостережуваних. Незрівнянна сила ALMA дозволила побачити, як ця галактика обертається зі швидкістю 272 кілометри на секунду, подібно нашому Чумацькому Шляху.

"Хоча попередні дослідження натякали на існування цих ранніх галактик з багатими на газ обертовими дисками, завдяки ALMA у нас наразі є однозначні докази того, що вони виникли вже через 1,5 мільярдів років після Великого Вибуху", - сказав провідний автор Марсель Нілеман з Інституту астрономії Макса Планка в Гейдельберзі, Німеччина.

Як утворився Диск Вульфа?

Відкриття Диска Вульфа кидає виклик багатьом симуляціям утворення галактик, які передбачають, що масивні галактики в цей момент еволюції космосу виросли за рахунок безлічі об′єднань менших галактик і гарячих скупчень газу.

"Більшість галактик, які ми знаходимо у ранній стадії Всесвіту, схожі на уламки від зіткнення поїздів, оскільки вони послідовно і зачасту "насильницьки" зливалися", - пояснює Нілеман. "Ці гарячі злиття ускладнюють формування упорядкованих холодних обертових дисків, як ми спостерігаємо у нашому теперішньому Всесвіті".

У більшості сценаріїв утворення галактик галактики починають показувати добре сформований диск приблизно через 6 мільярдів років після Великого вибуху. Той факт, що астрономи знайшли таку дискову галактику, коли Всесвіту було лише десять відсотків від його теперішнього віку, свідчить про те, що мали б домінувати інші процеси росту.

"Ми вважаємо, що Диск Вульфа виріс в основному за рахунок постійного накопичення холодного газу", - сказав Дж. Ксав′єр Прочаска з Каліфорнійського університету в Санта-Крус та співавтор дослідження. "Все-таки одне з питань, що залишається, - як зібрати таку велику газову масу, зберігаючи при цьому відносно стабільний обертовий диск".

Зореутворення

Також, команда використовувала Дуже великий масив (VLA) Національного наукового фонду Карла Г. Янського та космічний телескоп Хаббл NASA/ESA, щоб дізнатися більше про формування зірок на Диску Вульфа. У радіохвилях ALMA дивився на рухи галактики та масу атомного газу та пилу, тоді як VLA вимірював значення молекулярної маси - палива для утворення зірок. В ультрафіолетовому світлі Хаббл спостерігав масивні зірки. "Швидкість утворення зірок у Диску Вульфа принаймні в десять разів вища, ніж у нашій власній галактиці", - пояснює Прочаска. "Вона повинна бути однією з найпродуктивніших дискових галактик у ранньому Всесвіті".

"Нормальна" галактика

Диск Вульфа вперше був виявлений ALMA у 2017 році. Нілеман та його команда знайшли галактику, коли вивчали світло від більш далекого квазара. Світло від квазара було поглинуте, проходячи через масивний резервуар з газоподібного водню, що оточує галактику, - саме так вона і виявила себе. Замість того, щоб шукати пряме світло від надзвичайно яскравих, але більш рідкісних галактик, астрономи використовували цей метод "поглинання", щоб знайти тьмяніші та "нормальніші" галактики у ранньому Всесвіті.

"Той факт, що ми знайшли Диск Вульфа за допомогою цього методу, говорить про те, що він належить до нормальної популяції галактик, присутніх у ранні часи", - каже Нілеман. "Коли наші найновіші спостереження з ALMA дивним чином показали, що він обертається, ми зрозуміли, що ранні галактики з обертовими дисками не такі рідкісні, як ми вважали, і що їх там має бути набагато більше".

"Це спостереження уособлює те, як наше розуміння Всесвіту посилюється завдяки вдосконаленій чутливості, яку ALMA приносить до радіоастрономії", - каже Джо Пеше, директор астрономічної програми Національного наукового фонду, який фінансує телескоп. "ALMA дозволяє нам робити нові, несподівані відкриття майже при кожному спостереженні".

Читайте ще цікаві факти про космос.