Как собираются гигантские галактики: редкий кадр через 1,2 млрд лет после Большого взрыва
Астрономы обнаружили компактную группу из шести молодых галактик, существовавшую всего через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва. Это редкий снимок того, как формируются крупнейшие галактики Вселенной. Исследование было отправлено в архив препринтов arXiv 13 июля. Об этом пишет издание Phys.org.
Согласно модели Lambda Cold Dark Matter, галактики растут иерархически — через слияния меньших галактик на протяжении миллиардов лет. Плотные области ранней Вселенной, называемые протоскоплениями и протогруппами, служат естественными лабораториями для проверки этой идеи. Они представляют собой скопления галактик, упакованные в область размером всего в десятки тысяч световых лет.
Команда под руководством Рональда Лэйшрама из Национальной астрономической обсерватории Японии изучила компактную протогруппу SCGG-z5 на красном смещении z = 4,97. Группа состоит из шести галактик, расстояния до которых подтверждены спектроскопически — по спектральным линиям, а не по цвету и яркости.
Используя глубокие снимки JWST и бесщелевую спектроскопию из обзора SAPPHIRES, учёные обнаружили, что все шесть галактик умещаются на участке неба размером всего 16 000 парсек (около 52 000 световых лет) — примерно половина диаметра Млечного Пути. Три галактики имеют темп звездообразования на уровне или выше типичного для их эпохи, причём одна формирует звёзды заметно быстрее.
Все шесть галактик имеют возмущённую и неправильную форму, что соответствует ожиданиям от гравитационных взаимодействий или слияний. Карты звездообразования показали, что газ может стекаться к ядрам некоторых членов группы, что указывает на рост изнутри наружу. Однако самая массивная галактика демонстрирует противоположную картину: спокойный центр и более активные окраины.
Исследователи отмечают, что разные свойства членов группы свидетельствуют о том, что «групповая среда уже дифференцирует эволюционные траектории своих членов задолго до того, как система сольётся». Разброс скоростей показывает, что это динамически «оживлённая», неустановившаяся система: галактики движутся достаточно быстро, чтобы совершить несколько тесных сближений за примерно 14 миллионов лет.
Сравнение с космологической симуляцией EAGLE показывает, что все шесть галактик SCGG-z5 должны полностью слиться в одну систему к красному смещению z ~ 3–4, то есть примерно через 400 миллионов лет после момента наблюдения. Затем новая галактика продолжит расти, достигнув звёздной массы в 100 миллиардов солнечных масс к z ~ 1, что может означать раннее формирование центральной ярчайшей галактики будущего скопления.
Весь процесс сборки — от начала звездообразования до окончательного слияния — занимает около 800 миллионов лет. SCGG-z5 застигнута в середине этого пути, в момент превращения во что-то гораздо большее. Команда считает, что это даёт «прямые наблюдательные ограничения на раннюю сборку групп» в первый миллиард лет Вселенной. Для дальнейшей проверки необходимы спектроскопия JWST движения и состава газа, а также наблюдения ALMA холодного газа.
