«Джеймс Вебб» вперше застав запуск зореутворення власними силами галактики-монстра

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» та обсерваторія ALMA вперше простежили, як давня масивна галактика-монстр народжує нові зірки завдяки своєму бару — перетинці у її центрі. Вона спрямовувала гігантські потоки газу, сприяючи зореутворенню у центрі галактики. Раніше такий процес вважався характерним лише для сучасних галактик, як-от нашого Чумацького Шляху. Відкриття ж вказує, що бари могли формуватися й відігравати ключову роль в еволюції галактик вже понад 11 мільярдів років тому. Результати спостережень опубліковані у журналі Nature.

Зображення в ближньому інфрачервоному діапазоні галактики J0107a, яку зробив «Джеймс Вебб» (ліворуч) та розподіл у ній зір й молекулярного газу, що живить їхнє формування. NASA, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Huang et al.

Що ми знаємо про галактики-монстри?

У ранньому Всесвіті, близько 10 мільярдів років тому, численні галактики — так звані галактики-монстри — були здатні народжувати нові зорі зі швидкістю у сотні разів вищою, ніж наш Чумацький Шлях сьогодні. Утім, про те, як це їм вдавалося, дотепер відомо зовсім небагато: їх так сильно закриває пил від активного зореутворення, що астрономи часом не можуть визначити і форму галактики.

За припущеннями науковців, такі галактики мали хаотичну неорганізовану форму і лише поступово, через мільярди років, перетворювались на подібні Чумацькому Шляху дискові галактики з бар-структурами. Також і зореутворення у давніх галактиках, вважають астрономи, виникало не завдяки внутрішнім процесам у галактиці, як у сучасності, а завдяки зіткненням та злиттям з іншими галактиками, що спричиняють потужні припливи газу.

Тому жодна модель не передбачала, що вже менш як за три мільярди років після Великого вибуху може існувати галактика, схожа на сучасні й на вигляд, і за процесами зореутворення. Та саме таку галактику виявили нові спостереження «Джеймса Вебба» та ALMA.

Яку галактику розглядали телескопи?

ALMA та «Джеймса Вебба» націлили на галактику J0107a, яка лежить на відстані понад 11 мільярдів світлових років від нас. Вона одразу привернула увагу стабільною спіральною структурою і масивним баром, але, як і більшість подібних галактик, була закрита хмарами пилу, що обмежували спостереження. Утім, поєднання спостережень «Джеймса Вебба» в інфрачервоному діапазоні та ALMA у радіодіапазоні, дозволили зазирнути за пил та виявити потужні газові потоки, спрямовані від бару J0107a до її центру.

Швидкість цих потоків була у 10-100 разів швидша за аналогічні потоки, які вирують у Чумацькому Шляху. За словами астрономів, це мало б зруйнувати бар галактики, однак він не лише зберігав структуру, а й був рушієм цих процесів. Бар утворює ці газові потоки та спрямовує їх до центру галактики, де той стискається і запускає формування нових зірок. Це — перший випадок, коли подібний механізм вдалося простежити в настільки далекій і давній галактиці.

Як це відкриття впливає на розуміння Всесвіту?

Відкриття телескопів є особливо цінним, адже воно стало першим прямим спостереженням того, як бар-структура в давній галактиці керує газовими потоками та живить народження нових зірок. Воно ставить під сумнів уявлення про роль зіткнень як головного рушія зореутворення у галактиках раннього Всесвіту, а також підкріплює гіпотезу про надходження речовини у галактики з космічної павутини — потужних потоків холодного газу, які могли живити молоді зоряні системи без потреби в зіткненнях.

Астрономи планують продовжити дослідження знайдених потоків газу, щоб з’ясувати їхнє походження, просторову структуру та роль у формуванні перших масивних зоряних систем. Подальші спостереження подібних галактик допоможуть відповісти на ключове питання — чи були бар-структури винятком, чи типовим етапом у ранній еволюції Всесвіту.

• Крім того, як народжувалися та еволюціонували перші галактики, важливим є питання — коли це почалося. Найближче до відповіді наразі підбирається телескоп «Джеймс Вебб», що вже знайшов галактики, сформовані за 400-600 мільйонів років після Великого Вибуху.