В ходе прорывного исследования астрономы под руководством Нацуки Х. Хаяцу случайно обнаружили ультра-яркую инфракрасную галактику (УЯИГ), скрытую за квазаром Кловерфилд (H1413+117) с красным смещением 3,39. Об открытии сообщается в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества».
Случайное открытие: за квазаром Кловерфилд
Когда астрономы направили мощный Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (АЛМА) на хорошо известный квазар Кловерфилд (H1413+117), они не подозревали, что обнаружат выдающееся открытие. Квазар, известный своей четырёхкратно линзированной природой, стал маловероятным фоном для идентификации УЯИГ, скрытой у всех на виду.
При красном смещении 3,39 эта галактика находится на стадии эволюции, которая остаётся в значительной степени скрытой от классических оптических исследований, ставя перед астрономами задачу понять далёкие галактики со звездообразованием.
Исследователи обнаружили, что инфракрасная светимость этой галактики ошеломляет — примерно в 2,8 триллиона раз больше, чем у Солнца. Молекулярная масса галактики была рассчитана в диапазоне от 40 до 230 миллиардов солнечных масс, что указывает на высокоактивную и плотную среду. Масса её центральной чёрной дыры оценивается примерно в 0,1 миллиарда солнечных масс. Эти характеристики указывают на то, что в галактике происходит экстремальное звездообразование, что является отличительной чертой УЯИГ, что делает её важной частью космической головоломки.
Тайна оптически тёмных галактик
Открытие УЯИГ за квазаром Кловерфилд говорит о трудностях, с которыми сталкиваются астрономы при изучении ранней Вселенной. УЯИГ часто бывают пыльными и выбираются по субмиллиметровому излучению, что делает их почти невидимыми в оптических и ультрафиолетовых исследованиях. Они обычно идентифицируются по их интенсивному инфракрасному излучению, которое раскрывает массовое звездообразование, происходящее внутри них. Однако оптические аналоги этих галактик часто отсутствуют, и они сильно скрыты пылью, что затрудняет их обнаружение.
Исследователи объясняют: «Пыльные, выбранные по субмиллиметровому излучению галактики без оптических аналогов вносят значительную долю в звездообразование в ранней Вселенной. Однако такую популяцию трудно обнаружить с помощью классических оптических/ультрафиолетовых исследований. Мы сообщаем о случайном открытии такой оптически тёмной галактики за четырёхкратно линзированным квазаром z = 2,56, H1413+117».
Роль сливающихся галактик в звездообразовании
Недавно обнаруженная УЯИГ находится на ранних стадиях крупного слияния, которое, вероятно, способствует высокой скорости звездообразования. Исследование показало, что молекулярный газ галактики ещё не достиг динамического равновесия, что типично для галактики, переживающей крупное столкновение. Такие слияния играют решающую роль в стимулировании интенсивной активности звездообразования, наблюдаемой в УЯИГ.
Как отмечается в исследовании: «Чтобы определить стадию эволюции такой оптически тёмной галактики, будь то массивный звездообразующий объект, квазизвёздный объект или горячий DOG, важно уточнить физическое состояние газа, особенно плотного молекулярного газа, который служит топливом для звездообразования, и это станет предметом будущих исследований».
Эволюционные последствия для галактик ранней Вселенной
Изучение этой УЯИГ имеет далеко идущие последствия для нашего понимания эволюции галактик. По мере того как астрономы продолжают исследовать такие галактики, они раскрывают сложные процессы, которые привели к формированию галактик, подобных нашему Млечному Пути. Исследуя галактики на разных стадиях эволюции, исследователи могут проследить рост структур во Вселенной — от плотных молекулярных облаков до полностью сформированных галактик со зрелыми звёздами.
Открытие также предполагает, что за более известными космическими объектами, такими как квазары, всё ещё может скрываться множество оптически тёмных галактик. Эти галактики могут находиться на ранних стадиях своей эволюции, претерпевая быстрое звездообразование и, возможно, сливаясь с другими галактиками. По мере проведения дополнительных исследований и развития технологий наблюдения мы можем обнаружить скрытую популяцию галактик, которые имеют решающее значение для понимания истории Вселенной.