Карликові галактики для народження зір використовують період затишшя у 10 млн років

Якщо подивитися на масивні галактики, багаті зорями, то можна подумати, що це зоряні фабрики, що випускають яскраві газові кулі. Але насправді менш розвинені карликові галактики мають більші області зоряного виробництва з вищими темпами зореутворення.

Про це розповідають в Мічиганському університеті, передають OstanniPodii.com.

У новому дослідженні виявлено причину: галактики мають затримку у 10 млн років на видування газу, який захаращує їхнє середовище. Зореутворювальні області здатні утримувати газ і пил, дозволяючи більшій кількості зір формуватися й розвиватися.

У цих відносно незайманих карликових галактиках масивні зорі, маса яких у 20-200 разів перевищує масу нашого Сонця, колапсують у чорні діри замість того, щоб вибухнути як наднові. Але в більш розвинених і забруднених галактиках, таких як наш Чумацький Шлях, вони вибухають (а не колапсують) з більшою ймовірністю, створюючи тим самим колективний супервітер. Газ і пил викидаються за межі галактики, і зореутворення швидко припиняється.

Результати дослідження опубліковані в Astrophysical Journal.

"Коли зорі перетворюються на наднові, вони забруднюють навколишнє середовище, виробляючи й викидаючи метали", - каже Мішель Джечмен, перша авторка дослідження та наукова співробітниця бакалаврату. "Ми стверджуємо, що при низькій металічності галактики -- середовищі, що є відносно незабрудненим, -- існує затримка у 10 млн років на виникнення сильних супервітрів, що, своєю чергою, призводить до більш високого зореутворення".

Дослідники вказують на так званий "камертон Габбла" -- діаграму, на якій зображено спосіб класифікації галактик астрономом Едвіном Габблом. У ручці камертона розташовані найбільші галактики. Величезні, круглі, повні зір, ці галактики вже перетворили весь свій газ на зорі. Уздовж двох зубців камертона розташовані спіральні галактики, у компактних рукавах яких є газові та зореутворювальні області. На кінці зубців камертона розташовані найменш розвинені, найменші галактики.

"Але ці карликові галактики мають просто яскраві зореутворювальні області", - каже старша авторка дослідження Саллі Оей. "Були деякі ідеї, чому так відбувається, але знахідка Мішель пропонує дуже гарне пояснення: ці галактики мають проблеми з припиненням зореутворення, оскільки вони не видувають свій газ".

Крім того, цей 10-мільйонний період затишшя дає астрономам можливість зазирнути в сценарії, аналогічні космічному світанку -- періоду часу одразу після Великого вибуху, каже Джечмен. У незайманих карликових галактиках газ злипається й утворює щілини, через які може виходити випромінювання. Це раніше відоме явище називається моделлю "штахетника", в якій ультрафіолетове випромінювання виходить між штахетинами. Затримка пояснює, чому газ мав би злипнутися.

Ультрафіолетове випромінювання важливе тим, що воно іонізує водень -- процес, який також відбувався одразу після Великого вибуху, внаслідок чого Всесвіт перетворився з непрозорого на прозорий.

"Тому спостереження за карликовими галактиками з низькою металічністю й великою кількістю ультрафіолетового випромінювання певною мірою схоже на дослідження всього шляху до космічного світанку", - каже Джечмен. "Розуміння часу поблизу Великого вибуху дуже цікаве. Воно є основоположним для наших знань. Це те, що сталося так давно -- і так цікаво, що ми можемо спостерігати схожі ситуації в галактиках, які існують сьогодні".

У другому дослідженні, опублікованому в Astrophysical Journal Letters під керівництвом Оей, за допомогою космічного телескопа "Габбл" було вивчено регіон Mrk 71, розташований у недалекій карликовій галактиці, на відстані приблизно 10 млн світлових років. У галактиці Mrk 71 команда виявила спостережні докази сценарію Джечмен. Використовуючи нову методику роботи з космічним телескопом "Габбл", команда застосувала набір фільтрів, які розглядають світло тричі іонізованого вуглецю.

Зріз Мрк 71 від космічного телескопа "Габбл" -- область, що демонструє сильне радіаційне охолодження (і, відповідно, відсутність супервітру). Credit: Observatorio de Calar Alto, J. van Eymeren (AIRUB, ATNF) & Á.R. López-Sánchez

За словами Оей, у більш розвинених галактиках з великою кількістю вибухів наднових газ у зоряному скупченні нагрівається до дуже високих температур -- до мільйонів градусів Кельвіна. Розширюючись, цей гарячий супервітер викидає решту газу із зоряних скупчень. Але в середовищі з низькою металічністю, такому як Mrk 71, де зорі не вибухають, енергія всередині регіону випромінюється назовні. У неї немає можливості сформувати супервітер.

Фільтри команди вловили дифузне світіння іонізованого вуглецю по всій поверхні Mrk 71, що свідчить про те, що енергія випромінюється. Таким чином, гарячий супервітер відсутній, а щільний газ залишається у всьому середовищі.

Оей і Джечмен кажуть, що їхня робота має безліч наслідків.

"Наші висновки також можуть бути важливими для пояснення властивостей галактик, які зараз спостерігаються на космічному світанку за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба", - каже Оей. "Я думаю, що ми все ще перебуваємо в процесі розуміння наслідків".