Открытие «фабрики перегретых звёзд», формирующей светила в 180 раз быстрее, чем Млечный Путь, может помочь решить давнюю загадку о том, как галактики так быстро выросли в ранней Вселенной.
Астрономы обнаружили ранее неизвестный тип «звездообразующей фабрики», измерив температуру далёкой галактики, которая интенсивно светится в космической пыли.
Первые поколения звёзд формировались в условиях, сильно отличающихся от нынешних
Первые поколения звёзд формировались в условиях, сильно отличающихся от нынешних. Именно поэтому новое исследование, опубликованное в «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», вызывает такой интерес. Эксперты изучают эти различия с помощью мощных телескопов, таких как ALMA, который может обнаружить галактики, находящиеся так далеко, что их свету требуются миллиарды лет, чтобы достичь нас.
В исследовании международная команда астрономов под руководством постдокторанта Тома Бакса из Технологического университета Чалмерса в Швеции измерила температуру одной из самых далёких известных «звездообразующих фабрик».
Галактика, известная как Y1, находится так далеко, что её свету потребовалось более 13 миллиардов лет, чтобы достичь нас. Известная под каталожным номером MACS0416_Y1, она расположена так далеко от Земли, что её свет растянут из-за расширения Вселенной; астрономы называют её расстояние красным смещением 8,3. Она была обнаружена за скоплением галактик под названием MACS0416, которое само находится всего в 4 миллиардах световых лет от нас в направлении созвездия Эридан.
«Мы заглядываем в то время, когда Вселенная создавала звёзды гораздо быстрее, чем сегодня», — сказал Бакс. «Предыдущие наблюдения выявили наличие пыли в этой галактике, что делает её самой далёкой, от которой мы когда-либо напрямую регистрировали свет, исходящий от светящейся пыли. Это заставило нас подозревать, что в этой галактике может быть другой, перегретый тип «звездообразующей фабрики». Чтобы убедиться, мы решили измерить её температуру».
«Фабрика звёзд» Y1 производит светила с экстремальной скоростью
Звёзды, подобные нашему Солнцу, образуются в огромных плотных облаках газа в космосе. Туманность Ориона и туманность Карина — два примера таких «звездообразующих фабрик». Они ярко светятся на ночном небе, питаемые энергией своих самых молодых и массивных звёзд, которые освещают облака газа и пыли множеством различных цветов.
На длинах волн, недоступных человеческому глазу, «звездообразующие фабрики» ярко светятся благодаря огромному количеству крошечных зёрен космической пыли, нагретых звёздным светом.
Чтобы измерить температуру галактики, учёным потребовалась высокая чувствительность ALMA. Одно из крупнейших в мире телескопов, ALMA, благодаря своему сухому расположению на большой высоте, позволило получить изображение галактики в нужном цвете на длине волны 0,44 миллиметра с помощью инструмента Band 9.
«На таких длинах волн галактика освещена клубящимися облаками светящихся пылевых зёрен. Когда мы увидели, насколько ярко сияет эта галактика по сравнению с другими длинами волн, мы сразу поняли, что наблюдаем нечто действительно особенное», — добавил Бакс.
Обнаружение показало, что пыль в галактике светится при температуре 90 Кельвинов, что составляет около -180 °C. «Температура, конечно, холодная по сравнению с бытовой пылью на Земле, но она намного теплее, чем в любой другой сопоставимой галактике, которую мы видели», — сказал соисследователь Ёити Тамура, астроном из Нагойского университета в Японии. «Это подтвердило, что это действительно экстремальная «фабрика звёзд». Хотя это первый раз, когда мы видим такую галактику, мы думаем, что подобных галактик может быть много. «Фабрики звёзд» вроде Y1 могли быть распространены в ранней Вселенной».
Галактика Y1 производит звёзды с экстремальной скоростью — более 180 масс Солнца в год, что является неустойчивым темпом, который не может сохраняться долго в космологических масштабах. В среднем наша галактика, Млечный Путь, создаёт только около одной солнечной массы в год.
Но учёные подозревают, что короткие скрытые всплески звездообразования, подобные наблюдаемому в Y1, могли быть обычным явлением в ранней Вселенной. «Мы не знаем, насколько распространены такие фазы в ранней Вселенной, поэтому в будущем мы хотим найти больше примеров «звездообразующих фабрик», подобных этой. Мы также планируем использовать возможности ALMA с высоким разрешением, чтобы поближе рассмотреть, как работает эта галактика», — сказал Бакс.
Его команда считает, что галактика Y1 может помочь решить ещё одну космическую загадку. Более ранние исследования показали, что галактики в ранней Вселенной содержат гораздо больше пыли, чем могли бы произвести их звёзды за короткое время своего существования.
Астрономы были озадачены этим, но необычная температура Y1 указывает на решение. «Галактики в ранней Вселенной кажутся слишком молодыми для количества пыли, которое они содержат. Это странно, потому что у них недостаточно старых звёзд, вокруг которых создаётся большинство пылевых зёрен», — сказала коллега-исследователь Лаура Соммовиго из Института Флэтiron и Колумбийского университета в США. «Но небольшое количество тёплой пыли может быть таким же ярким, как и большое количество холодной пыли, и это именно то, что мы наблюдаем в Y1. Несмотря на то что эти галактики всё ещё молоды и не содержат много тяжёлых элементов или пыли, то, что у них есть, — и горячее, и яркое».