В последнее время большое внимание уделяется массивным активным галактикам, обнаруженным JWST в ранней Вселенной. Но в отличие от этих активных галактик, некоторые галактики, обнаруженные JWST, были необычно тихими и практически не имели активного звездообразования.
Это удивительно, поскольку в ранней Вселенной была более высокая плотность галактик, что приводило к большему количеству взаимодействий и, следовательно, к большему звездообразованию. Итак, обнаружение галактик, в которых звездообразование прекратилось так рано, заставляет астрономов ломать голову над вопросом, как уничтожить галактику?
Этот вопрос не нов. Даже в относительно близком космосе есть галактики, звездообразование которых прекратилось, часто в короткие сроки. Предыдущие исследования показали, что распределение активного звездообразования в галактиках не является гладким. Скорее, галактики кажутся либо активными, либо мертвыми, и между ними меньше галактик. Это говорит о том, что существует механизм, который быстро прекращает звездообразование, а не медленную смерть галактики из-за пассивного истощения материалов.
Астрономы, исследующие механизмы этого явления, рассмотрели двух основных подозреваемых: активные ядра галактик (АЯГ) и сверхновые.†. В обоих случаях эти энергетические события нагрели бы межзвездную среду, сделав условия внутри потенциальных областей звездообразования слишком теплыми для конденсации. Действительно, плотность, необходимая для коллапса туманности (известная как плотность Джинса), особенно чувствительна к температуре.
Но новое исследование выясняет, могут ли сверхновые быть причиной затишья галактик в ранней Вселенной. Это исследование отличается от предыдущих исследований, поскольку скорость звездообразования зависит от нескольких факторов, включая химический состав, который менялся с течением времени, добавляя во Вселенную больше тяжелых элементов. Таким образом, предыдущие исследования, объясняющие гашение в ближайшей Вселенной, могут быть неприменимы к ранним галактикам.
Чтобы проверить, виноваты ли в этом сверхновые, авторы построили модель, позволяющую выяснить, сколько энергии сверхновые могут перекачивать в свои местные галактики. Затем это сравнили с наблюдаемыми свойствами двух погасших галактик (JADES-GS-z13-0 и MACS0417-z5BBG), обнаруженных JWST, чтобы определить, будут ли сверхновые нагревать межзвездную среду быстрее, чем энергия может рассеиваться с помощью других механизмов.
Исследование показало, что сверхновые будут более эффективно останавливать формирование звезд в меньших галактиках. Однако, хотя обе галактики считались маломассивными, обе исследованные галактики были достаточно массивными, поэтому механизмы охлаждения могли бы опережать нагрев сверхновых. Таким образом, сверхновые вряд ли будут виновниками этих галактик.
В то же время обе галактики не имели признаков активного галактического ядра, что также ставит под сомнение этот механизм. Таким образом, авторы рассматривают возможность существования другого механизма.
Предыдущие исследования галактик показали, что, хотя сейчас в галактиках тихо, они обе пережили период звездообразования, во время которого скорость звездообразования была значительно выше.‡. Авторы предполагают, что даже без добавления сверхновых радиационного давления вспышки звездообразования (и особенно горячих молодых звезд, образовавшихся во время нее) само по себе будет достаточно, чтобы нагреть газ. Таким образом, они предполагают, что «особенно бурная» природа ранних галактик может сама по себе замедлять скорость звездообразования.
Однако это предположение уже рассматривалось в другом недавнем исследовании. В ходе этого исследования были созданы симуляции галактик с использованием трех разных моделей. В каждом из них им удалось провести симуляцию, которая привела бы к остановке звездообразования. Однако модели также показали, что эффект был лишь временным. Кроме того, авторы изучили те же две замороженные галактики и пришли к выводу, что, по крайней мере для JADES-GS-z13-0, время наступления эры всплесков не соответствовало ожиданиям модели.
В конечном счете, эту тему необходимо будет исследовать дальше, поскольку будут обнаружены более ранние, погашенные галактики. Это позволит дальнейшим примерам сравниться с различными моделями гашения, чтобы определить, где находятся их пределы, и указать более четкие границы того, где могут доминировать различные механизмы.
† – Существуют и другие механизмы, которые также могут остановить звездообразование, такие как межзвездные ветры и галактические взаимодействия, лишающие галактику газа, но считается, что они работают в гораздо более длительных временных масштабах.
‡ – Усиленное звездообразование, конечно, привело бы к появлению большего количества сверхновых, но это было принято во внимание при рассмотрении того, насколько сильно сверхновые будут нагревать межзвездный газ, и этого все равно оказалось недостаточно.
