Астрономи, які працюють з Великою міліметровою/субміліметровою антеною Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), виявили надзвичайно далеку і, отже, дуже молоду галактику, що дивно схожа на Молочний Шлях. Галактика так далеко, що її світло йшло до нас понад 12 мільярдів років. Тобто ми бачимо її такою, якою вона була, коли вік Всесвіту становив лише 1,4 млрд років. Форма галактики упорядкована — це неочікувано і суперечить уявленням про те, що всі галактики в ранньому Всесвіті були турбулентними і нестабільними. Несподіване відкриття кидає виклик нашому розумінню того, як утворюються галактики, даючи нові уявлення про минуле Всесвіту.
«Цей результат — прорив у поглядах на утворення галактик. Він показує, що структури, які ми спостерігаємо в сусідніх спіральних галактиках та в Молочному Шляху, вже існували 12 мільярдів років тому», — сказала Франческа Ріццо (Francesca Rizzo), докторант з Інституту астрофізики Макса Планка (Німеччина), яка очолювала дослідження. Його результати оприлюднив журнал Nature.
Галактика SPT0418-47, яку вивчали астрономи, не має спіральних рукавів. Але в неї є принаймні дві особливості, характерні для Молочного Шляху: диск і балдж, тобто велика кількість зір, які щільною групою концентруються навколо центра галактики. Вперше балдж помічено в галактики, яку спостерігали на початку історії Всесвіту. Це утворення робить SPT0418-47 схожою на Молочний Шлях.
«Великою несподіванкою стало те, що ця галактика насправді досить схожа на сусідні з нами галактики, всупереч усім передбаченням моделей та попереднім, менш докладним спостереженням», — сказав співавтор дослідження Філіппо Фратерналі (Filippo Fraternali) з Астрономічного інституту Каптейна при Ґронінґенському університеті в Нідерландах. У ранньому Всесвіті молоді галактики тільки формувалися, тому дослідники очікували, що вони є хаотичними без чітких структур, характерних для більш зрілих галактик, як Молочний Шлях.
Вивчення віддалених галактик, таких як SPT0418-47, є надважливим для нашого розуміння того, як вони формувалися та розвивалися. Ця галактика лежить так далеко, що ми її бачимо, коли Всесвіту було лише 10% від його теперішнього віку, і її світло йшло до Землі 12 мільярдів років. Вивчаючи її, ми повертаємося в епоху, коли молоді галактики тільки починали розвиватися.
Оскільки ці галактики лежать так далеко, докладні спостереження навіть з найпотужнішими телескопами майже неможливі, бо їхні кутові розміри малі й вони дуже слабкі. Наукова група подолала цю перешкоду, використовуючи близьку до нас галактику як потужну лупу. Цей ефект, відомий як гравітаційне лінзування, дав змогу за допомогою ALMA зазирнути в далеке минуле й побачити там небачені подробиці. Ефект гравітаційного лінзування полягає в тому, що гравітація близької до нас галактики заломлює світло від далекої галактики і тому її зображення виходить спотвореним і збільшеним.
Наукова група реконструювала справжню форму далекої галактики SPT0418-47 та рух її газу за спостережними даними від ALMA та за допомогою нової методики комп’ютерного моделювання. Фото з сайту www.eso.org.
Далека галактика і галактика-лінза лежать майже на одному промені зору, тому перша з них має вигляд майже ідеального кільця світла навколо ближчої до нас галактики. За спостережними даними ALMA і за допомогою нової методики комп’ютерного моделювання дослідники реконструювали справжню форму далекої галактики та рух її газу. «Коли я вперше побачила реконструйований образ SPT0418-47, я не могла повірити: відкрилася скриня зі скарбами», — сказала Ріццо.
«Те, що ми знайшли, є досить дивним: незважаючи на високу швидкість формування зір, тобто високоенергетичні процеси, диск галактики SPT0418-47 є найбільш упорядкованим з усіх, які коли-небудь спостерігали в ранньому Всесвіті», — заявила співавтор Симона Веґетті (Simona Vegetti), також з Інституту астрофізики Макса Планка. «Цей результат несподіваний і має важливі наслідки для розуміння еволюції галактики». Однак астрономи зазначають, що хоча SPT0418-47 має диск та інші особливості, властиві спіральним галактикам, які ми спостерігаємо нині, вона буде еволюціонувати у галактику, дуже відмінну від Молочного Шляху. Вона, ймовірно, приєднається до класу еліптичних галактик, іншого типу зоряних систем, що, як і спіральні галактики, населяють нині Всесвіт.
Спостереження показують, що SPT0418-47 — галактика з диском і центральною опуклістю, тобто балджем. Речовина в ній обертається навколо центра. Газ, що рухається від нас, показано червоним кольором, тоді як газ, що рухається у напрямку спостерігача, — синім кольором. Фото з сайту www.eso.org.
Це несподіване відкриття говорить про те, що ранній Всесвіт може бути не таким хаотичним, як колись вважали. Викликає багато питань щодо того, як добре впорядкована галактика могла утворитися так швидко після Великого Вибуху. Цей відкриття від ALMA схоже з відкриттям масивного диска галактики, що лежить також дуже далеко. Про нього стало відомо у травні. Завдяки ефекту гравітаційного лінзування у SPT0418-47 виявлено більше дрібних особливостей. Крім диска є балдж, що робить галактику більш схожою на сучасний Молочний Шлях, ніж об’єкт, виявлений раніше.
Подальші дослідження, зокрема за допомогою майбутнього Надзвичайно великого телескопа Європейської південної обсерваторії, мають допомогти з’ясувати, чи насправді ці молоді дискові галактики є типовими. І чи є вони справді менш хаотичними, ніж прогнозували науковці. Це відкриє астрономам нові перспективи для розуміння еволюції галактик.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
