Комплекс ALMA побачив найстарішу спіральну структуру галактики

За допомогою комплексу радіотелескопів ALMA дослідники проаналізували галактику BRI 1335–0417 у віддаленому Всесвіті, про що вони пишуть у журналі Science. Астрономи побачили балдж, диск, який обертається, та структури, що можуть бути або спіральними рукавами, або припливними хвостами. Такі риси галактика розвинула лише через 1,4 мільярдів років після Великого вибуху.

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Tsukui & S. Iguchi

Що відомо про спіральні галактики?

Структури спіральних галактик легко розрізнити: вони складаються з потовщення у центрі, яке називається балджем; плоского розширеного диску, що обертається; і спіральних рукавів у диску. Однак коли саме галактики змогли отримати таку форму, невідомо. Спостереження демонструють, що загальна швидкість утворення зірок у Всесвіті стрімко зросла після Великого вибуху, досягла піку при значеннях червоного зсуву від z = 1,5 до z = 3, і з тих пір постійно зменшувалася. Чим більше його значення, тим далі у просторі та часі знаходиться об’єкт. Хоча балджі та диски виявляли вже у ранньому Всесвіті, спіральні структури галактик фіксували значно пізніше. Незрозуміло, чи ця пізніша поява обумовлена часом формування або ж обмеженими спостереженнями.

Яку галактику дослідили астрономи?

Галактика BRI 1335–0417 має значення червоного зсуву z = 4,4, що відповідає 1,4 мільярдам років після Великого вибуху. Вона класифікується як гіпер яскрава інфрачервона галактика, її світність в інфрачервоному діапазоні у 31 трильйон разів більша за світність Сонця. Крім того, галактика має високу швидкість утворення зірок — 500 мас Сонця на рік. Такі галактики є попередниками сучасних масивних еліптичних галактик, у яких переважають старі зоряні популяції. Дослідники проаналізували випромінювання іонізованого вуглецю у цій галактиці, щоб дізнатися більше про її структуру.

Що вони зафіксували?

Дослідники виявили центральну компактну структуру, оточену більш розширеним випромінюванням. Вони інтерпретують це як балдж та диск. Крім того, астрономи зафіксували північний і південний рукави, що простягаються на відстань від 2 до 5 кілопарсек (від 6500 до 16300 світлових років) від центральної частини. Така спіральна морфологія могла утворитися у диску через достатній час після події злиття з іншою галактикою. Припливні хвости при злитті галактик утворюються на більших масштабах, тому, хоча астрономи і не можуть повністю виключити припливні хвости у якості пояснення спіральної структури, вони вже ж схиляються до того, що BRI 1335–0417 має спіральну структуру.

Мапи каналів швидкості випромінювання іонізованого вуглецю, що показують спіральну структуру. T. Tsukui & S. Iguchi