Щоб галактики могли формуватися шляхом гравітаційної взаємодії, їм потрібно постійно «споживати» холодний газ.Що більша галактика, то більше холодного газу їй потрібно для зростання. Масивні галактики, виявлені в ранньому Всесвіті, потребували великої кількості холодного газу ― його загальний обсяг в 100 мільярдів разів перевищував масу Сонця.
Але звідки ці ранні, надвеликі галактики взяли стільки холодного газу, якщо вони перебували в оточенні більш гарячого газу?
Група астрономів, яку очолювали науковці з університету Айови, повідомила про прямі спостереження потоків холодного газу, що, як вважають дослідники, живили ранні масивні галактики. Ці газогони, що пробивали шлях крізь гарячу атмосферу в гало темної матерії ранньої масивної галактики, постачали матеріали для галактики з якого вона формувала зорі.
Близько двох десятиліть тому фізики, які виконували моделювання, висунули теорію про те, що в ранньому Всесвіті космічні волокна (cosmic filaments) спрямовували холодний газ та «зародки» галактик у формі вузлів до гало темної матерії. Там все це зазнавало об’єднання й давало початок масивним галактикам. Теорія передбачала, що волокна мають бути вузькими й щільно заповненими холодним газом, щоб уникнути впливу від більш гарячого навколишнього середовища.
Але теорії не вистачало прямих доказів. У цьому дослідженні науковці вивчали газоподібну ділянку довкола масивної галактики, що утворилася, коли Всесвіту було близько 2,5 мільярда років, або лише 20 відсотків від його теперішнього віку. Раніше галактику не вивчали, тому науковій групі знадобилося п’ять років, щоб визначити її точне місце розташування та відстань (завдяки червоному зміщенню) до неї. Дослідники використали спеціально обладнану обсерваторію — Велику міліметрову/субміліметрову антену Атакама, бо довкілля галактики так запилене, що його можна побачити лише в субміліметровому діапазоні електромагнітного спектра.
«Це прототип, перший випадок, коли ми виявили потік у масштабі гало, який живить дуже масивну галактику», ― сказав Гай Фу (Hai Fu), доцент кафедри фізики та астрономії університету Айова, керівник дослідження і перший автор статті, вміщеної в Astrophysical Journal. «Наші спостереження вказують — такі потоки можуть заповнити галактику-резервуар приблизно за мільярд років, що набагато коротше часу, який мала галактика для формування в епоху, яку ми спостерігали».
Дуже важливо: дослідники виявили два фонових квазари, які лежать на близькій кутовій відстані до галактики. Це схоже на те, як Юпітер та Сатурн внаслідок руху наближалися один до одного, якщо дивитись із Землі, під час «великого» сполучення в грудні минулого року. Завдяки цій унікальній конфігурації світло квазарів, що проникає в газове гало галактики переднього плану, залишило хімічні «відбитки пальців». За ними вдалося підтвердити існування вузького потоку холодного газу.
Ці хімічні відбитки пальців показали, що газ у потоках мав низьку концентрацію важких елементів, таких як алюміній, вуглець, залізо та магній. Оскільки ці елементи утворюються в надрах зір й потрапляють у навколишнє середовище, коли вони гинуть, дослідники визначили, що потоки холодного газу надходять ззовні, а не бути витісненими з галактики, яка формує зорі.
«Серед 70 000 галактик з активним зореутворенням, які ми оглянули в нашому дослідженні, ця єдина, пов’язана з двома квазарами, що лежать поблизу неї на небесній сфері й уможливлюють вивчення газу з галактичного гало. Навіть більше, обидва квазари проектуються на одному боці галактики, тому їхнє світло блокує один потік, але на двох різних кутових відстанях», — сказав Фу. «Отже, я надзвичайно щасливий, що природа надала нам цю можливість виявити головну артерію, яка йде до серця феноменальної галактики в часи її юності».
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
