Учёные раскрыли тайну образования ультрадиффузных галактик
Российские астрономы в составе международной группы исследователей выяснили, как образуются ультрадиффузные галактики. Они могут достигать размеров Млечного Пути, однако обладают очень низкой светимостью и за ними сложно наблюдать в телескопы. Специалисты изучили 11 маломассивных карликовых галактик и обнаружили у них хвосты из разреженного газа и недавно образовавшихся звёзд. Учёные считают, что в формировании таких хвостов участвует межгалактический газ, который представляет собой нагретую до десятков миллионов градусов плазму. Исследователи утверждают, что этот газ также превращает маломассивные галактики в ультрадиффузные. По словам астрофизиков, такая концепция образования ультрадиффузных галактик объясняет формирование одного из самых распространённых типов галактик во Вселенной.
Учёные из МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с коллегами из США, Франции, ОАЭ и Японии выяснили, как образуются ультрадиффузные галактики. Специалисты утверждают, что формирование таких объектов связано с межгалактическим газом. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy и поддержано грантом Российского научного фонда. Об этом сообщает пресс-служба РНФ.
Загадка формирования ультрадиффузных галактик интересует астрономов не первое десятилетие. По их словам, данные объекты могут быть сравнимы по размеру с Млечным Путём, однако их едва можно увидеть даже в самые мощные телескопы, поскольку они обладают очень низкой светимостью. Учёные ещё в 1970-е годы предположили, что механизм эволюции таких галактик связан с выдавливанием их межзвёздной среды межгалактическим газом. Этот газ присутствует во всех скоплениях галактик и представляет собой плазму температурой до десятков миллионов градусов. Однако подтвердить эту гипотезу экспериментально астрономы смогли только сейчас.
«Большинство галактик в скоплениях — это карликовые галактики (небольшая галактика, состоящая из нескольких миллиардов звёзд. — RT), а как они формируются, до сих пор было непонятно. И мы решили найти их молодые аналоги, населённые молодыми звёздами, но в остальном очень похожие на своих старших «собратьев». Из-за того что звёзды в молодых галактиках очень яркие, наблюдать их значительно проще: время экспозиции телескопа будет составлять около 3—5 часов, когда для «взрослых» карликовых галактик из-за их тусклости это 30—50 часов. Такое длительное наблюдение — непосильная задача даже для самых больших телескопов в мире, поэтому наблюдение за молодыми карликовыми галактиками — это наш шанс понять их происхождение», — рассказал ведущий автор статьи, младший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ Кирилл Гришин.
Учёные изучили свойства 11 молодых маломассивных галактик (галактики с малой массой звёзд) из скоплений (галактик) Волосы Вероники (323 млн световых лет от Земли) и Абель 2147 (486 млн световых лет от Земли). В таких галактиках уже закончился процесс звёздообразования, поэтому исследователям было легче предсказать их эволюцию. Оказалось, что все 11 галактик были расположены достаточно близко друг от друга, поэтому за ними было удобнее наблюдать.
Исследователи обнаружили у изученных объектов специфические хвосты из разреженного газа и недавно сформировавшихся звёзд. По словам учёных, хвосты были сформированы под воздействием межгалактического газа, который присутствует во всех скоплениях галактик и представляет собой плазму температурой до десятков миллионов градусов. Когда маломассивные галактики взаимодействовали с нагретой плазмой, она «выдавила» их собственный газ, который потом образовал эти структуры.
«Судя по всему, девять из 11 изученных нами галактик, являющихся на данный момент дисковыми (звёздная система, в которой наблюдается звёздный диск), станут ультрадиффузными в последующие 10 млрд лет. И мы также предполагаем, что описанный механизм справедлив для половины известных ультрадиффузных галактик скопления Волосы Вероники», — отмечает доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Игорь Чилингарян.
Исследователи отмечают, что при взаимодействии с межгалактическим газом галактики расширяются и блёкнут. Учёные утверждают, что из-за выдавливания плазмой собственного газа галактик в них происходит остановка звёздообразования. В результате светимость таких галактик уменьшается.
«Из-за воздействия межгалактического газа меняются орбиты (траектории движения. — RT) звёзд и расстояние от каждой звезды до центра галактики увеличивается. Таким образом, происходит расширение галактики и она превращается в ультрадиффузную», — пояснил первый автор статьи, младший научный сотрудник ГАИШ МГУ Кирилл Гришин.
Учёные также определили, когда галактики потеряли газ. Этот процесс закончился от 180 до 970 млн лет назад. По мнению специалистов, таким образом сформировались минимум 44% малоизученных ультрадиффузных галактик. По словам астрономов, данная концепция образования ультрадиффузных галактик вносит существенный вклад в наблюдательную космологию, поскольку объясняет формирование одного из самых распространённых типов галактик во Вселенной.
«Сейчас не для всех типов галактик существует общепринятая теория эволюции, и мы не всегда понимаем, как могли сформироваться те или иные объекты. В этой работе мы предложили довольно любопытный способ образования ультрадиффузных галактик: по сути, он предполагает, что можно «уронить» представителя самого распространённого вида — небольшую спиральную галактику — на скопление галактик, и из-за столкновения с межгалактическим газом она «распухнет». Такая концепция может серьёзно изменить взгляд всего космологического сообщества на эволюцию, казалось бы, обычных для нас объектов в скоплениях и довольно просто объяснить образование ультрадиффузных галактик, которые до сих пор считаются «экзотическими», — отметил младший научный сотрудник ГАИШ МГУ Антон Афанасьев.