Астрономы обнаружили рябь, похожую на пруд, на газовом диске древней галактики. Что вызвало рябь и что они говорят нам о формировании и эволюции далекой галактики? И что бы ни случилось, как это повлияло на галактику и ее основную работу: формирование звезд?
Это открытие касается самой старой известной спиральной галактики. Ему более 12 миллиардов лет, и он называется BRI 1335-0417. Как старейшая известная спираль, она занимает важное место в наших исследованиях формирования и эволюции галактик.
По мнению ученых, рябь на диске BRI 1335-0417 раскрывает закономерности роста галактики. Наблюдения показывают вертикально колеблющееся движение диска, подобное ряби на пруду. Это явление наблюдается впервые, и рябь может помочь объяснить образование звезд в галактике.
Наблюдения являются частью нового исследования, опубликованного в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества». Исследование называется «Обнаружение волны изгиба диска в спиральной галактике с перемычкой при красном смещении 4,4». Ведущий автор — доктор Такафуми Цукуи, научный сотрудник Исследовательской школы астрономии и астрофизики (RSAA) Австралийского национального университета.
BRI 1335-0417 известна своей высокой скоростью звездообразования. Она образует звезды гораздо более обильно, чем современные галактики, такие как Млечный Путь. Некоторые измерения показывают, что она формирует звезды в сотни раз быстрее, чем наша галактика. Каким-то образом газ транспортируется и превращается в звезды более эффективно, чем в других галактиках.
Наблюдения, которые выявили рябь, были сделаны с помощью ALMA, Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы. ALMA особенно сильна в наблюдении за газом и пылью, что помогло ей увидеть рябь. Исследователи говорят, что рябь является свидетельством какого-то внешнего влияния, например, взаимодействия с другой галактикой или, возможно, приближающимся газом. Оба эти влияния могут вызвать быстрое звездообразование и помочь объяснить, почему BRI 1335-0417 формирует звезды так быстро.
Но ALMA обнаружила нечто большее, чем просто рябь; он также обнаружил свидетельства наличия центральной перекладины.
Бары в спиральных галактиках могут стимулировать звездообразование, направляя газ из рукавов в центральную область галактики и способствуя рождению там звезд. Тот же процесс мог бы объяснить активные ядра галактик. «Брус длиной , соединяющий ранее идентифицированную двурукавную спираль, заметен как в [C?II] и изображения FIR , стимулирующие быструю эволюцию галактики путем направления газа к ядру», — пишут исследователи в своей статье.
Бары в спиральных галактиках — это нормально. Одно исследование показало, что более четверти всех спиральных галактик имеют перемычки. И Млечный Путь, и наш ближайший сосед, галактика Андромеды, представляют собой спирали с перемычкой. Полосы могут быть временными и со временем распадаться, превращая спиральные галактики с перемычкой в более простые спиральные галактики. Бары могут существовать всего около двух миллиардов лет. Они могут быть цикличными, образовываться и распадаться неоднократно, что помогает объяснить, почему мы находим их так много.
Некоторые устоявшиеся астрономические взгляды утверждают, что формирование перемычки — это заключительный акт эволюции галактики. «Формирование перемычки может стать последним важным актом в эволюции спиральной галактики», — сказал Картик Шет из Научного центра Спитцера, комментируя исследования 2008 года. «Считается, что галактики формируются посредством слияний с другими галактиками. После стабилизации единственным другим драматическим способом эволюции галактик является воздействие баров».
Но астрономы никогда не находили перемычку в галактике на столь раннем этапе существования Вселенной.
Это предполагает другой механизм формирования баров. «Бар, обозначенный в [C-II] и FIR-изображения богатой газом дисковой галактики предлагают новую перспективу формирования раннего бара в богатых газом галактиках с высоким красным смещением: гравитационно-нестабильный, богатый газом диск создает газообразный бар, образующий звезду, а не звездный бар, возникающий из доисторической галактики. -существующий звездный диск», — пишут авторы.
«Это может объяснить преобладающие бароподобные структуры, наблюдаемые на FIR-изображениях субмиллиметровых галактик с высоким красным смещением», — объясняют авторы.
Обнаружение этой ряби – и бара – в этой древней галактике заставляет переосмыслить это явление. Обычно газовый диск в такой галактике стабилен, поэтому рябь указывает на то, что с диском недавно что-то произошло. Было ли это взаимодействие с другой галактикой или взаимодействие с массивным газовым облаком, неизвестно. Однако вывод кажется авторам естественным. «Естественно предположить, что такое взаимодействие также активирует высокую активность звездообразования», — пишут они.
Астрономы уверены, что галактики формируются и развиваются посредством слияний с другими галактиками и с массивными газовыми облаками. Эти результаты не бросают вызов этой идее. Но наблюдение заметной ряби дает исследователям еще одно представление о том, как все это работает.
