Вчені знайшли галактику, якої не повинно існувати

1

Телескопи ALMA та VLT виявили в ранній Всесвіту проэволюционировавшую галактику A1689-zD1 з несподівано великою кількістю пилу.


A1689-zD1 (в рамці) за скупченням галактик Abell 1689 / ESO

Група астрономів під керівництвом Дэрэха Уотсона з Копенгагенського університету з подивом виявили, що ця зоряна система проэволюционировала набагато сильніше, ніж очікувалося. Вміст пилу в ній відповідало дуже зрілої стадії розвитку галактик, на якій знаходиться, наприклад, наша Галактика Чумацького Шляху. Наявність пилу критично для появи життя, тому, що пил бере участь у формуванні планет, складних молекул і нормальних зірок.

Галактика A1689-zD1 доступна для спостережень тільки завдяки гравітаційній лінзі, створюваної мальовничим скупченням галактик Abell 1689, яке опинилося на шляху світла від далекої галактики до Землі. Гравітаційне лінзування підсилює яскравість галактики більше, ніж у дев’ять разів. Не будь цього, зареєструвати вкрай слабке випромінювання молодої галактики було б неможливо.

Світло від A1689-zD1 доходить до нас з епохи, коли Всесвіту було всього близько 700 мільйонів років, тобто її вік становив п’ять відсотків нинішнього. Розмір цієї галактики досить скромний — вона набагато менш масивна і яскрава, ніж багато інших вивчалися перш об’єкти, що перебувають на тій самій стадії розвитку ранньої Всесвіту, і тому вона може вважатися більш типовим прикладом галактики тієї епохи.

A1689-zD1 була обрана для спостережень тому, що вона знаходиться в періоді реионизации – епохи, коли перші зірки принесли з собою космічний світанок. Їх світ вперше висвітлив стала прозорою Всесвіт і поклав кінець тривалої стагнації Темних Століть. Всі очікували, що ця галактика буде виглядати як недавно утворилася система. На ділі ж вона вразила спостерігачів складним хімічним складом і кількістю міжзоряного пилу в своєму складі.

Ця галактика вважалася космічним «немовлям» за віком — але виявилося, що це дитя розвинена не по роках. Вважається, що в такому віці повинен реєструватися недолік хімічних елементів важче водню і гелію, недолік металів – адже вони утворюються в надрах зірок і викидаються в навколишній простір, коли зірки вибухають або кінчають своє життя яким-небудь іншим способом. Цей процес повинен повторюватися протягом багатьох поколінь зірок, щоб в кінцевому рахунку утворилася помітна кількість таких порівняно важких елементів, таких як вуглець, кисень і азот.

До загального здивування, виявилося, що галактика A1689-zD1 випромінює велику кількість енергії у далекому інфрачервоному діапазоні, показуючи тим самим, що в ній утворилося багато зірок і є значна кількість металів. З’ясувалося також, що в ній не тільки присутній пил, але що відношення кількості пилу до кількості газу таке ж, яке буває у набагато більш зрілих галактик.

“Хоча походження космічного пилу в точності ще невідомо”, — каже Уотсон, — “наші спостереження показують, що вона утворюється дуже швидко, протягом всього лише 500 мільйонів років після початку утворення зірок у Всесвіті. У космологическом масштабі цей час дуже короткий, якщо врахувати, що більшість зірок живуть мільярди років”.

Спостереження змушують припускати, що зірки в A1689-zD1 або формувалися постійно, хоч і при помірному темпі зореутворення, протягом 560 мільйонів років після Великого Вибуху, або галактика пережила період вкрай інтенсивної спалаху зореутворення перед тим, як увійти у фазу згасаючого зореутворення.

До отримання цих результатів астрономи висловлювали побоювання, що такі далекі галактики не можуть бути зареєстровані. Однак, A1689-zD1 вдалося зареєструвати за короткий час спостережень на ALMA.