Далекая галактика PJ0116-24, сверхяркая инфракрасная галактика (HyLIRG). Холодный газ показан здесь синим цветом, теплый – красным. Фото предоставлено: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/ESO/D. Лю и др.
Ранее неизвестный вопрос о том, что вызывает чрезвычайно быстрое звездообразование в сверхярких инфракрасных галактиках (HyLIRG), представляет большой интерес для нашего понимания формирования и эволюции галактик во Вселенной. Новая фотография из Европейской южной обсерватории показывает HyLIRG, которая в 10 000 раз ярче нашего Млечного Пути (в инфракрасном свете) — далекая галактика PJ0116-24 — и была опубликована вместе с недавней статьей в журнале Nature Astronomy, которая проливает свет на ее формирование.
Предыдущие исследования предположили, что такие чрезвычайно яркие галактики должны возникнуть в результате слияния галактик. Считается, что эти столкновения галактик создают области плотного газа, в которых происходит быстрое звездообразование. Однако изолированные галактики также могут стать HyLIRG исключительно за счет внутренних процессов, когда звездообразующий газ быстро направляется к центру галактики.
В статье под названием «Детальное исследование редкого сверхсветящегося вращающегося диска в кольце Эйнштейна 10 миллиардов лет назад» астроном из Корнелла Амит Вишвас, доктор философии. Соавтор, наблюдения с Очень большого телескопа ESO (VLT) и Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) были объединены для изучения движения газа внутри PJ0116-24.
ALMA отслеживает холодный газ, показанный на фотографии синим цветом, а VLT отслеживает теплый газ, показанный красным, с помощью своего нового формирователя изображения и спектрографа повышенного разрешения (ERIS). Благодаря этим подробным наблюдениям международная группа исследователей обнаружила, что газ в этой крайней галактике вращается организованно, а не хаотично, как можно было бы ожидать после галактического столкновения – удивительный результат. По мнению исследователей, это показывает, что слияния не всегда необходимы для того, чтобы галактика стала HyLIRG.
PJ0116-24 находится так далеко, что его свету потребовалось около 10 миллиардов лет, чтобы достичь нас. Галактика на переднем плане действовала как гравитационная линза, изгибая и увеличивая свет от PJ0116-24 позади нее в кольцо Эйнштейна, видимое здесь. Такое точное космическое выравнивание позволяет астрономам приближать очень удаленные объекты и видеть их с таким уровнем детализации, которого в противном случае было бы очень трудно достичь.
Вишвас, научный сотрудник Корнеллского центра астрофизики и планетарных наук (CCAPS), помог составить карту излучения и кинематики атомного и молекулярного газа в PJ0116-24 с помощью ALMA, которая решительно поддержала сценарий вращающегося диска. Он также участвовал в сборе данных с помощью недавно введенного в эксплуатацию прибора ERIS в VLT. Исследование возглавил Дайчжун Лю из Института внеземной физики Макса Планка и обсерватории Пурпурная гора.
Интерпретация состояния газа и содержания элементов в PJ0116-24 аналогична той, о которой Вишва и его соавторы сообщили в прошлом году, используя данные космического телескопа Джеймса Уэбба для другой галактики в более раннюю эпоху существования Вселенной.
Однако PJ0116-24 примерно в пять раз массивнее и ярче, чем источник, рассмотренный в прошлогодней статье, сказал Вишвас.
«В обоих случаях гравитационное линзирование помогло нам увеличить масштаб и изучить детали межзвездной среды этих галактик. «Я считаю, что эти новые наблюдения помогут нам обосновать то, как галактики развиваются и строятся – путем эффективного преобразования газа в звезды в ходе быстрых всплесков роста, разделенных длительными периодами относительного спокойствия», – объяснил он.
Информация от: Корнельским университетом
