Астрономы обнаружили Диск Вольфа, самую далекую галактику в нашей вселенной
Астрономы обнаружили массивную галактику, похожую на нашу, и которая образовалась 12,5 миллиардов лет назад. Это открытие бросает вызов знаниям астрономов о формировании галактики в ранней Вселенной.
Она известна как Galaxy DLA0817g, но астрономы назвали ее Диск Вольфа в честь покойного астронома Артура М. Вольфа, бывшего докторанта трех из четырех авторов исследования. Она представляет собой самую далекую галактику с вращающимся диском, которую они когда-либо наблюдали, благодаря массиву телескопов Atacama в Чили, известному как ALMA.
Согласно их наблюдениям, масса диска галактики в 70 миллиардов раз больше массы нашего Солнца. Он также вращается со скоростью 170 миль в секунду, что похоже на нашу галактику Млечный путь. Но галактики со стабильными, хорошо сформированными дисками, такие как Млечный Путь, сформировались постепенно и появились позже на временной шкале Вселенной, причем некоторые из них были датированы 6 миллиардами лет после Большого взрыва.
В первые дни после Большого взрыва Вселенная была в основном чистым листом. Вскоре последовало образование галактик.
«Большинство галактик, которые мы находим в начале Вселенной, выглядят как крушения поездов, потому что они подвергались последовательному и часто «насильственному» слиянию», – сказал Марсель Нилман, ведущий автор исследования. «Эти горячие слияния затрудняют формирование хорошо упорядоченных дисков с холодным вращением, как мы наблюдаем в нашей нынешней вселенной».
Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Nature. Так как же возникла правильно сформированная вращающаяся дисковая галактика в этот бурный период? Исследователи пришли к выводу, что эта галактика образовалась и развилась другим способом, известным как аккреция в холодном режиме.
Многое из того, что астрономы знают о формировании галактик, основано на иерархии. Вначале галообразные структуры темной материи, большого невидимого компонента вселенной, известного своим воздействием на окружающую материю, поглощали газ. Слияния создали нечто большее, где было возможно звездообразование, и в конце концов родилась галактика.
Газ, поглощенный ореолами темной материи, нагревался при столкновениях, и после охлаждения он образовывал диск, и этот процесс мог происходить в течение миллиардов лет.
Но в другом сценарии гораздо более холодный газ втягивается в новую галактику и позволяет быстрее сформировать диск.
«Мы считаем, что Диск Вольфа вырос главным образом благодаря постоянному наращиванию холодного газа», – заявил в своем заявлении Дж. Ксавье Прочаска, соавтор исследования и профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Крузе. «Тем не менее, один из вопросов, который остается открытым, состоит в том, как собрать такую большую газовую массу, поддерживая относительно стабильный вращающийся диск».
Исследователи также использовали данные космического телескопа им. Хаббла и очень большого массива радиоантенн в Нью-Мексико Национального научного фонда им. Карла Дж., чтобы понять, как происходило образование звезд в галактике.
«Скорость звездообразования на диске Вольфа, по крайней мере, в 10 раз выше, чем в нашей собственной галактике», – пояснил Прочаска. «Должно быть, это одна из самых продуктивных дисковых галактик в ранней Вселенной».
Нилман и его коллеги впервые обнаружили диск Вольфа с помощью ALMA в 2017 году. «Тот факт, что мы нашли диск Вольфа с использованием уникального метода, говорит нам о том, что он принадлежит к нормальной популяции галактик, присутствовавших в ранние времена», – сказал Нилман. «Когда наши новейшие наблюдения с помощью ALMA неожиданно показали, что галактика вращается, мы поняли, что ранние вращающиеся дисковые галактики не так редки, как мы думали, и их должно быть намного больше. Благодаря ALMA у нас теперь есть однозначные доказательства того, что такие галактики возникли уже через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва».
Будущие исследования и наблюдения необходимы для того, чтобы понять, насколько распространенным был этот холодный метод образования галактик в ранней Вселенной.
