На расстоянии 3 миллиардов световых лет от нас обнаружили «ископаемую галактику»

Найдена остававшаяся неизменной в течение 7 миллиардов лет редкая галактика

Астрономы обнаружили галактику, которая оставалась неизменной в течение 7 миллиардов лет — редкость во Вселенной. Это позволило заглянуть в космическую историю и пополнить загадочную коллекцию объектов, называемых реликтами или “ископаемыми галактиками”.

тестовый баннер под заглавное изображение

Эти космические странности — галактики, которые после начальной фазы интенсивного звездообразования уклоняются от своего ожидаемого эволюционного пути, поясняет CNN. В то время как другие галактики расширяются и сливаются друг с другом, ископаемые галактики остаются практически неактивными. Подобно небесным капсулам времени, они дают представление о древней Вселенной и позволяют астрономам изучить механизм образования галактик.

Недавно обнаруженная ископаемая галактика, получившая название KiDS J0842+0059, находится на расстоянии около 3 миллиардов световых лет от Земли, что делает ее одновременно самой удаленной и первой в своем роде, наблюдаемой за пределами локальной Вселенной, ближайшей к Земле области космоса, радиус которой составляет около 1 миллиарда световых лет. Она была обнаружена группой астрономов во главе с Итальянским национальным институтом астрофизики (INAF), используя изображения высокого разрешения, полученные с Большого бинокулярного телескопа в Аризоне.

“Реликтовые галактики по чистой случайности не слились ни с одной другой галактикой, оставаясь более или менее нетронутыми на протяжении долгого времени, — комментирует Кресченцо Тортора, исследователь из INAF. – Эти объекты очень редки, потому что с течением времени вероятность слияния с другой галактикой естественным образом возрастает”.

Астрономы считают, что самые массивные галактики формируются в два этапа, — говорит соавтор исследования Кьяра Спиньелло, исследователь из Оксфордского университета в Великобритании.

“Во-первых, это ранний всплеск звездообразования, очень быстрая и бурная активность”, — сказала она. “В итоге мы получаем нечто очень компактное и маленькое, прародительницу этого реликта”.

Вторая фаза, добавила она, представляет собой длительный процесс, в ходе которого галактики, находящиеся в непосредственной близости, начинают взаимодействовать, сливаться и поглощать друг друга, вызывая очень резкое изменение их форм, размеров и звездного населения. “Мы определяем реликт как объект, который почти полностью пропустил эту вторую фазу, сформировав по меньшей мере 75% своей массы на первой фазе”, — поясняет Спиньелло.

Характерной особенностью ископаемых галактик является то, что они очень старые, компактные и плотные, намного больше, чем наша собственная галактика, отмечает CNN.

“Они содержат миллиарды звезд, таких же массивных, как Солнце, и они не образуют никаких новых звезд — они, по сути, ничего не делают, и они являются ископаемыми останками очень древней Вселенной, — сказала Кьяра Спиньелло. – Они образовались, когда Вселенная была очень, очень молодой. А затем, по каким-то причинам, которые мы, честно говоря, пока не понимаем, они перестали взаимодействовать. Они не сливались с другими системами. Они развивались беспрепятственно и оставались такими, какими были.”

Ископаемые галактики имеют решающее значение, поскольку они являются прямой связью с массивной популяцией галактик, существовавшей миллиарды лет назад, говорит Мишель Каппеллари, профессор астрофизики Оксфордского университета, который не принимал участия в исследовании. “Будучи «живыми ископаемыми», они избежали хаотических слияний и роста, свойственных большинству других массивных галактик. Их изучение позволяет нам реконструировать условия зарождения Вселенной и понять начальные вспышки звездообразования”, — сказал он.

Главный вопрос, добавил он, заключается в том, что заставило эти галактики так внезапно прекратить формирование звезд. “Данные как локальных, так и удаленных наблюдений свидетельствуют о том, что причиной может быть обратная связь от сверхмассивных черных дыр”, — сказал Каппеллари. “Эти черные дыры могут создавать мощные ветры, которые вытесняют или нагревают газ в галактике, предотвращая дальнейшее звездообразование. Однако это остается активной областью исследований”.

Ученые впервые идентифицировали KiDS J0842+0059 в 2018 году с помощью обзорного телескопа VLT (VST) в обсерватории Паранал в Чили. Это наблюдение показало, что галактика была населена очень старыми звездами, но дало лишь приблизительную оценку ее массы и размера, поэтому требовалось более детальное наблюдение, чтобы подтвердить, что это реликт. Большой бинокулярный телескоп, использованный для этого подтверждения, может выдавать очень четкие изображения благодаря своей способности компенсировать атмосферную турбулентность, которая в противном случае может затруднить фокусировку наземных телескопов на удаленных объектах.

Недавно обнаруженная ископаемая галактика присоединяется к группе лишь немногих других, которые наблюдались с таким же уровнем детализации, самая нетронутая из которых — NGC 1277 — была подтверждена космическим телескопом «Хаббл» в 2018 году.

NGC 1277 и KiDS J0842+0059 очень похожи, но последняя находится гораздо дальше от Земли. По словам Спиньелло, она почти идеально подходит под определение ископаемой галактики. “Это то, что мы называем экстремальной реликвией, — сказала она, — потому что почти все, или 99,5% ее звезд, сформировались невероятно рано по космическому времени, и с тех пор галактика абсолютно ничего не делала”.

В ископаемой галактике есть звезды и планеты, как и в нашей собственной галактике, но она намного плотнее, добавила Спиньелло. “В крошечном объеме будет гораздо больше звезд, поэтому там будет очень тесно”, — поясняет она. — И найти солнечные системы, подобные нашей, с большим количеством планет, вращающихся вокруг нее, будет намного сложнее, просто из-за вероятности того, что звезды-компаньоны окажутся поблизости“.

Для наблюдателей KiDS J0842+0059 выглядит так, как это было 3 миллиарда лет назад, потому что именно столько времени требуется свету, исходящему из галактики, чтобы достичь Земли. Спиньелло предполагает, что реликт, скорее всего, останется таким, какой он есть, навсегда, но ученые не могут быть уверены, поскольку до сих пор не знают, что мешает ему взаимодействовать с другими галактиками.

“Должно быть что-то, что мешает им объединиться, но, не зная, что именно, мы не можем по-настоящему предсказать, что произойдет в будущем”, — признает Спиньелло.

По словам Себастьена Комерона, внегалактического астронома из Института астрофизики Канарских островов в Испании, идентифицировать ископаемые галактики и подтвердить их природу очень сложно, отчасти потому, что они относительно редки и малы по сравнению с обычными галактиками, такими как Млечный Путь. По его словам, подтверждение существования далекой реликтовой галактики является заслугой стратегий поиска, используемых для идентификации этих объектов, и современных инструментов.

“Реликтовые галактики загадочны, — добавил Комерон. – Тот факт, что несколько галактик в настоящее время являются нетронутыми остатками первых крупных галактик, требует объяснения”.

Астрономы не могут с уверенностью сказать, насколько редки эти реликты, но, по оценкам Спиньелло, среди всех галактик во Вселенной может быть “одна на миллионы”. По словам Спиньелло, проект INSPIRE, целью которого является поиск и каталогизация ископаемых галактик и который привел к открытию KiDS J0842+0059, уже выявил несколько десятков других кандидатов, которые находятся на стадии дальнейшего изучения.

Новые инструменты могут сделать этот поиск еще более эффективным. Спиньелло и Тортора в восторге от телескопа Euclid, запущенного Европейским космическим агентством в 2023 году с целью изучения темной материи и темной энергии, который также будет полезен для наблюдения за ископаемыми галактиками.