Когда в галактике заканчиваются газ и пыль, процесс рождения звезд прекращается. Это занимает миллиарды лет. Но есть галактика, которая уже умерла, когда Вселенной было всего 700 миллиардов лет. Что с ним случилось?
Это то, что хочет знать международная команда астрономов. «Первые несколько сотен миллионов лет существования Вселенной были очень активной фазой, когда множество газовых облаков коллапсировали, образуя новые звезды», — сказал Тобиас Лузер из Института космологии Кавли при Кембриджском университете. «Галактикам нужен обильный запас газа для образования новых звезд, а ранняя Вселенная была похожа на шведский стол, где можно есть все, что вы можете съесть».
Итак, когда галактика JADES-GS-z7-01-QU появилась в наблюдениях JWST, в ней не было особых свидетельств продолжающегося звездообразования. (JADES означает JWST Advanced Deep Extragalactic Survey.) Оно находится в том, что астрономы называют «замороженным» состоянием, и похоже, что звездообразование началось и быстро остановилось. Выяснение того, почему это произошло с молодой галактикой, является важным шагом в космологии. Почему перестали создавать звезды? И были ли факторы, влияющие на звездообразование, такими же, как сегодня?
(Фото: ESO/M Hayes)
Когда галактика перестает формировать звезды
Астрономы не ожидают, что прекращение звездообразования произойдет быстро. «Только позже во Вселенной мы начинаем видеть, как галактики перестают образовывать звезды, будь то из-за черной дыры или чего-то еще», — сказал доктор Франческо Д'Эудженио, также из Института космологии Кавли и соавтор Looser. о недавней статье о JADES-GS-z7-01-QU.
Рождение звезды обычно начинается, когда облака газа сливаются воедино. Богатые газом регионы, включая галактики, являются лучшими местами для зарождения звезд. Данные JWST о JADES-GS-z7-01-QU показывают, что эта молодая галактика пережила очень интенсивный период звездообразования вскоре после того, как она начала формироваться (после Эпохи реионизации). Где-то от 30 до 90 миллионов лет здесь пылало звездообразование. Затем внезапно оно прекратилось.
Это неудивительно, хотя астрономы не уверены, почему оно остановилось. Понятно, что кончился бензин. Возможно, сверхмассивная черная дыра в ее сердце поглотила большую часть доступного «звездного материала». Быстро движущиеся ветры и струи черной дыры могли также полностью вытолкнуть большую часть материала, из которого родились звезды, из галактики. Также возможно, что очень быстрый темп звездообразования, который наблюдался у JADES-GS-z7-01-QU, просто израсходовал запасы. По словам Лузера, это не невозможно. «Кажется, в ранней Вселенной все происходит быстрее и драматичнее, и это может включать в себя переход галактик от фазы звездообразования к стадии покоя или угасания», — сказал он.
Выяснение ответа
Из текущих данных JWST неясно, что случилось с этой маленькой галактикой на заре времен. Астрономы все еще исследуют данные. «Мы не уверены, сможет ли какой-либо из этих сценариев объяснить то, что мы сейчас наблюдаем с Уэббом», — сказал соавтор статьи профессор Роберто Майолино. «До сих пор, чтобы понять раннюю Вселенную, мы использовали модели, основанные на современной Вселенной. Но теперь, когда мы можем заглянуть намного дальше в прошлое и заметить, что звездообразование в этой галактике так быстро прекратилось, возможно, придется пересмотреть модели, основанные на современной Вселенной».
Это означает больше наблюдений с использованием JWST. «Мы ищем другие галактики, подобные этой, в ранней Вселенной, что поможет нам установить некоторые ограничения на то, как и почему галактики перестают образовывать новые звезды», — сказал Д'Эудженио. «Возможно, галактики в ранней Вселенной «умирают», а затем возвращаются к жизни – нам понадобятся дополнительные наблюдения, чтобы понять это».
Есть еще одна возможность, которую астрономы захотят исследовать. JADES-GS-z7-01-QU выглядел мертвым в то время, когда JWST наблюдал за ним. Но возможно, что прекращение рождения звезд было лишь временным явлением. Возможно, это было вызвано периодическими выбросами звездного вещества в межзвездное пространство (движимыми черной дырой в ядре). В других галактиках также наблюдался перерыв в рождении звезд, но они гораздо массивнее этой.
Возможно, JADES-GS-z7-01-QU запустил фабрику звездообразования позже в своей истории. В этом случае он вполне мог стать гораздо более массивным в более поздние эпохи космической истории. И это наводит на интригующую идею: возможно, другие «загашенные» галактики также взяли паузу, а затем получили массивное вливание газа – возможно, в результате столкновений с другими галактиками – для создания более поздних поколений звезд. Будущие наблюдения JWST должны открыть больше таких галактик, и это должно позволить астрономам более детально изучить их затухающие фазы.
Для дополнительной информации
Астрономы обнаружили старейшую «мертвую» галактику, которую когда-либо наблюдали
Недавно погасшая галактика спустя 700 миллионов лет после Большого взрыва
Недавно погашенная галактика через 700 миллионов лет после Большого взрыва (препринт arXiv)
