Ученые разглядели самую раннюю галактическую перемычку из известных. Она успела сформироваться в насыщенной газом галактике GN20, когда Вселенной было лишь 1,5 миллиарда лет. Ее существование противоречит принятым «правилам» формирования перемычек.
Галактическая перемычка, или бар — вытянутая структура из звезд, которая встречается примерно у 45% современных дисковых галактик. Она есть и у Млечного Пути.
Долгое время считалось, что перемычка образуется из-за нестабильностей в звездном диске в процессе естественной эволюции галактики на протяжении миллиардов лет. Но с запуском космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы начали находить галактики с перемычками в ранней Вселенной.
Теоретические расчеты и наблюдения подкрепляют уверенность ученых, что в ранней Вселенной естественная эволюция объектов шла гораздо быстрее, чем сегодня. С помощью компьютерных расчетов удалось показать, что и перемычка вполне может сформироваться за один миллиард лет, если в диске преобладают барионы, то есть обычная материя, а не темная, как в современных галактиках. Тем не менее оставался вопрос обилия газа.
Обилие газа должно мешать формированию перемычки, как показали многочисленные исследования. Поэтому звучали предположения, что ранние галактики с перемычками просто крайне быстро «поглощали» свой газ. Звучит логично, но противоречит данным реальных наблюдений — галактики ранней Вселенной крайне богаты газом. Например, в ранней галактике J0107a, описанной в 2025 году, газ составляет половину общей массы перемычки, в то время как у современных галактик это значение обычно не превышает 10%.
Новое исследование показало, что обилие газа все же не мешает быстрому формированию перемычки в галактиках ранней Вселенной. К такому выводу ученые пришли после детального изучения галактики GN20. Результаты выложены в открытый доступ на сайте arXiv.org.
GN20 — массивная и богатая газом дисковая галактика в ранней Вселенной. Мы видим ее такой, какой она была через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва (красное смещение 4,055). Впервые ее описали в 2010 году и продолжали изучать. Наблюдения показали, что в диске массой примерно 5,4 x 1011 солнечных масс (в 10 раз массивнее диска Млечного Пути) преобладает обычная барионная материя, причем в форме газа.
Авторы новой научной работы открыли в диске GN20 перемычку диаметром около семи килопарсек. Это самая ранняя (Вселенной всего 1,5 миллиарда лет) напрямую обнаруженная перемычка в настолько насыщенной газом галактике. Внутреннюю структуру галактики, скрытой пылью, удалось разглядеть благодаря инструментам «Джеймса Уэбба».
На формирование такой гигантской перемычки должны были уйти миллиарды лет. Более того, согласно принятым моделям, газ должен был мешать ее образованию. Результаты нового компьютерного моделирования опровергают эти предположения. Как обнаружили авторы свежего исследования, высокая доля турбулентного газа в диске, наоборот, способствует быстрому формированию перемычки. Он обеспечивает ту самую нестабильность, которую в современных галактиках дают взаимодействия звезд.
Считается, что большинство галактик в процессе эволюции проходят через фазу высокого содержания газа. Раз в насыщенных газом дисках могут быстро формироваться перемычки, вероятно, со временем удастся найти и более ранние галактики с такой структурой.
Перемычка играет важную роль в эволюции галактики. Она «сбивает» спокойное вращение диска, направляя газ к центру. Приток материи ускоряет звездообразование и рост сверхмассивной черной дыры.
Возможно, массивные «спящие» галактики в ранней Вселенной, найденные «Джеймсом Уэббом», возникли как раз в результате бурной эволюции — ускоренного формирования перемычки и активного звездообразования. Поэтому изучение эволюции таких структур — их быстрого или медленного формирования — помогает объяснить разнообразие галактик не только в ранней, но и в современной Вселенной.
По информации https://naked-science.ru/article/astronomy/earliest-bar-galaxy
Обозрение "Terra & Comp".
