Астрономы, работающие с JWST, обнаружили карликовую галактику, которую они не искали. Она находится примерно в 98 миллионах лет от нас, не имеет соседей и находится на заднем плане изображений других галактик. В этой изолированной галактике наблюдается отсутствие активности звездообразования, что очень необычно для изолированного карлика.
Согласно многочисленным наблюдениям, большинство изолированных карликовых галактик образуют звезды. Что в этом особенного?
Программа наблюдений JWST PEARLS (Основные внегалактические области для науки о реионизации и линзировании) направлена на понимание эпохи формирования галактик, роста активного галактического ядра (AGN) и Первого Света. В рамках своей работы он наблюдал скопление галактик под названием CLG1212. Изолированная карликовая галактика под названием PEARLSDG была обнаружена по счастливой случайности.
Открытие содержится в новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters. Его название — «ЖЕМЧУГ: потенциально изолированная спокойная карликовая галактика с кончиком ветви красного гиганта на расстоянии 30 Мпк». Ведущий автор — Тим Карлтон, помощник научного сотрудника Университета штата Аризона.
Карликовые галактики содержат гораздо меньше звезд, чем такие галактики, как наш Млечный Путь. Никто точно не знает, сколько именно звезд находится в Млечном Пути. Но вполне обоснованные оценки указывают на верхнюю цифру — около 400 миллиардов. Напротив, карликовые галактики, такие как PEARLSDG, содержат до 100 миллионов звезд.
Помимо отсутствия звездообразования, PEARLSDG необычен еще по одной причине. JWST способен различать отдельные звезды ветви красных гигантов (RGB) в карликовой галактике, поскольку звезды яркие в наблюдаемых JWST длинах волн. JWST находится слишком далеко, чтобы увидеть звезды, поэтому PEARLSDG — одна из самых далеких галактик, в которой мы можем видеть отдельные звезды.
Возможность видеть отдельные звезды ветви красных гигантов (RGB) значительно облегчает изучение карликовой галактики. Звезды RGB обладают определенной внутренней яркостью, а это означает, что астрономы, стоящие за открытием, могут измерить расстояние до галактики: около 98 миллионов световых лет. Они также могут измерить возраст звезд, показав, что звездное население PEARLSDG старше. Если бы звезды все еще формировались, некоторые звезды были бы намного моложе.
Исследователи пишут, что карликовая галактика не формировала звезду как минимум один миллиард лет. Частично доказательством является отсутствие ультрафиолетовой энергии в галактике. Молодые звезды излучают мощное УФ-излучение, однако PEARLSDG демонстрирует лишь низкие уровни УФ-излучения. «В соответствии с низким уровнем УФ-излучения и отсутствием эмиссионных линий в спектре мы обнаруживаем очень низкий sSFR, что позволяет предположить, что звездообразование прекратилось более 1 миллиарда лет назад», — объясняют исследователи.
Когда галактика перестает образовывать звезды, ее называют покоящейся галактикой. В спокойной галактике запасы газа, используемого при звездообразовании, прекратились. Обычно это вызвано другой соседней галактикой, которая взаимодействовала с покоящейся галактикой, чтобы остановить звездообразование. Каким-то образом это взаимодействие лишило спокойную галактику газа или нарушило поток газа.
Но у PEARLSDG нет близких соседей.
«Эти типы изолированных покоящихся карликовых галактик раньше никогда не наблюдались, за исключением относительно немногих случаев. На самом деле их существование не ожидается, учитывая наше нынешнее понимание эволюции галактик, поэтому тот факт, что мы видим этот объект, помогает нам улучшить наши теории формирования галактик», — сказал ведущий автор Карлтон. «Как правило, карликовые галактики, которые существуют сами по себе, продолжают формировать новые звезды».
Взаимодействия с другими галактиками могут вызвать гашение в результате приливного разрушения. То же самое можно сказать и о других воздействиях окружающей среды, таких как отрыв от удара тарана и удушение. Но есть и другие причины, хотя астрономы все еще работают над их пониманием. «Однако недавние наблюдения большого количества ультрадиффузных галактик подтолкнули к развитию внутренних механизмов гашения, таких как сильная обратная связь», — заявляют исследователи. При сильной обратной связи мощная энергия самых больших и ярких звезд может выдувать газ, необходимый для образования новых звезд.
Несмотря на то, что у PEARLSDG нет близких соседей, авторы осторожны в своих выводах. «Несмотря на это, мы не можем полностью исключить прошлые взаимодействия с другими галактиками, которые могли повлиять на историю ее формирования», — пишут они. «Однако скорость удаления и расстояние светимости PEARLSDG соответствуют его нахождению в потоке Хаббла, и видимых признаков приливных взаимодействий нет».
Поток Хаббла — это то, что заставляет галактики удаляться друг от друга по мере расширения Вселенной. Некоторые галактики взаимодействуют и даже сливаются, несмотря на расширение, потому что на них действуют другие силы. Но нет никаких признаков того, что с карликовой галактикой взаимодействовало что-либо, что могло бы остановить звездообразование.
Когда галактики взаимодействуют друг с другом, приливные силы искажают их формы и могут создавать хвосты и потоки растянутого газа, пыли и звезд. Но у PEARLSDG нет ни одного из этих симптомов. Это довольно невзрачная карликовая галактика нормальной формы.
Подобные открытия заставляют астрономов задуматься и пересмотреть свои модели эволюции галактик. Но вполне вероятно, что JWST найдет более изолированные и спокойные карликовые галактики. По мере того, как будет наблюдаться больше, все станет яснее, и в конечном итоге появится объяснение.
«Для дальнейшего понимания истории ее формирования необходим более детальный анализ истории звездообразования PEARLSDG и динамики PEARLSDG по отношению к ее окружению, но это открытие предполагает возможность того, что многие изолированные покоящиеся галактики ждут своей идентификации и что JWST уже инструменты для этого», — пишут исследователи.
Но на данный момент это всего лишь еще одна загадка космоса.
«Это абсолютно противоречило ожиданиям людей относительно такой карликовой галактики», — сказал Карлтон.
