Астрономи виявили величезну галактичну "верф" у далекому Всесвіті

Міжнародна група астрономів повідомила про відкриття структури, яка вважається «протокластером» галактик на шляху до розвитку суперкластера галактик. Спостереження показують протокластер, розташований на відстані 11 мільярдів світлових років від Землі, у тому вигляді, в якому він з’явився, коли Всесвіту було 3 мільярди років -- в епоху, коли в певних регіонах космосу зорі утворювалися з більшою швидкістю.

Про це розповідається у пресрелізі обсерваторії Великого бінокулярного телескопа (Аризона, США).

Навіть галактики не люблять бути на самоті. Хоча астрономи вже відомо, що галактики мають тенденцію збиратися в групи та кластери (скупчення), процес переходу від утворення до дружніх груп залишався відкритим питанням у космології.

У роботі, опублікованій в журналі Astronomy & Astrophysics, міжнародна група астрономів повідомляє про відкриття об’єктів, які, схоже що, являють собою галактичне скупчення у процесі зародження, відоме як протокластер.

«Це відкриття – важливий крок до досягнення нашої кінцевої мети: розуміння збирання галактичних кластерів, найбільш масивних структур, які існують у Всесвіті», — сказала Бренда Фрай, доцент астрономії Стюардської обсерваторії Університету Аризони та співавтор дослідження.

Якщо навести місцевий аналог, Чумацький Шлях – галактика, яка є домом для нашої Сонячної системи, – належить до галактичного кластера, відомого як Місцева група, який, своєю чергою, є частиною суперкластера Діви. Але як виглядав такий суперкластер, як Діва, 11 мільярдів років тому?

«Ми все ще дуже мало знаємо про протокластери, частково тому, що вони такі тьмяні, занадто тьмяні, щоб їх можна було виявити за допомогою оптичного світла», — сказала Фрай. «Водночас відомо, що вони яскраво випромінюють в інших довжинах хвиль, таких як субміліметрових».

Симуляція космічної павутини – величезної тривимірної «павутини» з газових ниток, що перетинаються у космосі. Галактики не розподіляються випадковим чином, а мають тенденцію групуватися у вузлах космічної павутини, зображених червоними областями, утворюючи протоскупчення, такі як G237. Credit: International Gemini Observatory-NOIRLab-NSF-AURA-G. L. Bryan-M. L. Norman

Спочатку виявлений телескопом Планка Європейського космічного агентства в рамках огляду всього неба, цей протокластер з’явився помітно в дальній інфрачервоній області електромагнітного спектра. Перебираючи вибірку з понад 2000 об’єктів-кандидатів — структур, які можуть бути кластерами — дослідники натрапили на протокластер, позначений як PHz G237.01+42.50, або скорочено G237. Спостереження виглядали багатообіцяльними, але для підтвердження його ідентичності потрібні подальші спостереження за допомогою інших телескопів.

Під керівництвом Марі Поллетти з Національного інституту астрофізики (INAF) в Мілані, Італія, команда провела спостереження, використовуючи комбіновану потужність Великого бінокулярного телескопа в Аризоні, яким керує Аризонський університет, і телескопа Субару в Японії. У результаті цього поєднаного дослідження команда визначила 63 галактики, що належать до протокластера G237. Подальші спостереження були отримані з використанням архівних даних, Космічної обсерваторії Гершеля та космічного телескопа Спітцера.

«Ви можете думати про галактичні протокластери, такі як G237, як про галактичну верф, на якій збираються масивні галактики, тільки ця структура існувала в той час, коли Всесвіту було 3 мільярди років», – сказала Фрай. «Водночас генеалогія може бути ближчою, ніж ви думаєте. Оскільки Всесвіт однорідний та однаковий у всіх напрямках, ми вважаємо, що Чумацький Шлях, можливо, причалив до вузла протокластера, подібного до G237, коли він був дуже молодим».

Спочатку, спостереження за G237 передбачали нереально високу швидкість зореутворення, і команда намагалася розібратися в даних. Вважалося, що протокластер G237 утворює зорі зі швидкістю у 10 000 разів більшою, ніж у Чумацькому Шляху, зазначають автори. Очікується, що з цією швидкістю протокластер швидко витрачатиме своє зоряне паливо і згодом осяде у складну систему, подібну до суперкластера Діви.

«Кожна з 63 галактик, виявлених на даний час в G237, була схожа на фабрику з виробництва зірок, що працює у посиленому режимі», — сказала Фрай. «Ніби галактики працювали понаднормово для збирання зірок. Швидкість виробництва була нестабільною. З огляду на такий темп, очікується, що найближчим часом ланцюги постачання будуть зруйновані, і це призведе до остаточного припинення роботи верфі галактики».

Такі високі виходи можна підтримувати лише безперервним впорскуванням палива, яким для зірок є газоподібний водень. Фрай каже, що результат вимагав ефективного та безперервного ланцюга постачання, який залучав невиправдано великі об′єми свіжого газу для підживлення фабрик, що утворюють зорі.

"Ми не знаємо, звідки надходив цей газ", - сказала вона.

Пізніше команда виявила, що частина сигналу надходила від галактик, не пов’язаних з протокластером. Але навіть після видалення невідповідних сигналів, загальна швидкість зореутворення залишалася високою, щонайменше, тисяча сонячних мас на рік, за словами Полетти. Для порівняння, Чумацький Шлях виробляє близько однієї сонячної маси щороку.

«Картина, яку ми зараз зібрали, — це успішна галактична верф, яка працює з високою ефективністю, збираючи галактики та зорі в них, і має більш стійке енергопостачання», — сказав Фрай.

Усі галактики у Всесвіті є частиною гігантської структури, яка нагадує тривимірну павутину, яку називають космічною павутиною. Нитки космічної павутини перетинаються у вузлах, які за використаною тут аналогією прирівнюються до галактичних верфей.

«Ми вважаємо, що нитки опосередковують передачу газоподібного водню з дифузного середовища міжгалактичного простору на ці голодні протокластерні структури, що формуються у вузлах», — сказав Фрай.

Вказуючи на майбутні дослідження, Поллетта сказала: «Ми займаємося аналізом додаткових спостережень за цим та іншими протокластерами Планка з метою простежити газ, який породжує ці новоутворені зорі та живить надмасивні чорні діри, щоб визначити його походження та пояснити спостережувану надзвичайну активність».

Фрай сказала, що з нетерпінням очікує об’єднання даних з Великого бінокулярного телескопа із запланованими спостереженнями за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, який буде запущено в грудні.

«Протокластери дають можливість досліджувати ключові питання в астрономії, на які може відповісти лише ця нова обсерваторія, — сказала вона, — наприклад, які механізми приводять в рух бурхливе зореутворення та коли закінчаться запаси водню, що змусить цю галактичну верф закрити свої двері та перетвориться на суперкупчення, подібне до того, в якому знаходиться наш Чумацький Шлях»

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.