Космическое столкновение: телескоп JWST обнаружил раннее слияние пяти галактик

Фото из открытых источников

Телескоп JWST обнаружил систему из пяти сливающихся и взаимодействующих галактик всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Это произошло раньше, чем предполагали астрономы, и является еще одним примером того, как мощный космический телескоп заставляет нас пересмотреть наше понимание ранней Вселенной.

Слияния галактик — актуальная тема в астрономии, поскольку они являются фундаментальным аспектом Вселенной, которую мы видим вокруг себя. Только долгая история слияний галактик могла создать такие массивные галактики, как та, в которой мы живем. До впечатляющих наблюдений телескопа JWST астрономы считали, что эти слияния были обычным явлением более чем через миллиард лет после Большого взрыва. Но, как и многое другое в древней Вселенной, JWST показывает нам, насколько мы ошибались.

Это открытие было сделано в ходе нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy. Ведущим автором является Вэйда Ху из Техасского университета A&M.

«Недавние наблюдения с помощью телескопа JWST выявили галактики с высоким красным смещением, характеризующиеся наличием множества скоплений звездообразования, многие из которых, по-видимому, находятся в процессе слияния», — пишут авторы. Эти результаты противоречат представлению о том, что галактики в ранней Вселенной были разбросаны, изолированы и имели гораздо меньшую массу.

«Подобные слияния, особенно слияния двух галактик с эквивалентными массами, играют решающую роль в эволюции галактик и регулировании химического состава их окружения», — объясняют исследователи.

Они назвали слияние пяти галактик Квинтетом JWST (JQ).

«Примечательно то, что слияние с участием такого большого количества галактик не ожидалось на столь ранних этапах истории Вселенной, когда слияния галактик считались более простыми и обычно включали всего две-три галактики», — заявил Вэйда Ху.

Несмотря на то, что галактики JQ находятся на расстоянии десятков тысяч световых лет друг от друга, они на самом деле очень плотно упакованы. Темпы звездообразования в них также высоки — около 250 солнечных масс в год. Это чрезвычайно высокий показатель для ранних галактик, даже несмотря на то, что их темпы обычно выше из-за большого количества нетронутого газа.

Более раннее, чем ожидалось, слияние — не единственный примечательный результат этого исследования. Телескоп JWST также обнаружил, что эта активность генерирует ионизированный кислород и распространяет его в окологалактическую среду (ОГС). «Мы также обнаружили большое газовое гало [O iii] + Hβ, окружающее и соединяющее четыре галактики в JQ, что предполагает существование металлов в окружающей среде — внутренней части ее окологалактической среды», — пишут авторы. Hβ также является активным маркером ионизации.

[O iii] — это дважды ионизированный кислород, то есть мощное излучение отрывает два электрона от атомов кислорода. Астрономы сравнивают соотношение [O iii] и водорода, чтобы определить источник излучения. Исследователи считают, что ударные волны от слияний породили излучение, ионизировавшее кислород. «Поэтому более вероятно, что гало [O III]+Hβ в галактике JQ образуется из обогащенного кислородом газа, оторванного от галактик в результате взаимодействий и приливных сил», — объясняют исследователи. «Оторванные газы нагреваются ударными волнами при столкновениях галактик и рассеиваются на большие радиусы, что приводит к образованию больших горячих газовых гало».

Это открытие также помогает объяснить некоторые другие находки телескопа JWST в галактиках ранней Вселенной. Астрономы обнаружили массивные галактики, существовавшие примерно через 1–1,5 миллиарда лет после Большого взрыва, которые находятся в состоянии покоя. Они массивны, а это значит, что в них уже образовалось множество звезд. Но это, опять же, удивительно, поскольку в таком молодом возрасте еще не было достаточно времени для образования такого количества звезд.

Галактика JQ могла быть предшественницей этих затухших галактик. Она обладает достаточной массой и высокой скоростью звездообразования, чтобы объяснить их происхождение.

«Высокая масса и скорость звездообразования в JQ согласуются с историей звездообразования тех неожиданных массивных спокойных галактик, наблюдаемых на красном смещении 4–5, предлагая правдоподобный эволюционный путь формирования таких галактик», — поясняют авторы.

Телескоп JWST постоянно преподносит сюрпризы и опровергает существующие теории, что является важнейшей частью научной работы. Если бы все наши наблюдения соответствовали нашим теориям, это было бы тревожным сигналом о том, что что-то не так.

На самом деле, всякий раз, когда вводится в эксплуатацию новый телескоп или отправляется в миссию новый исследовательский зонд или марсоход, ученые говорят, что с нетерпением ждут любых неожиданных открытий. Телескоп JWST преподнес им немало сюрпризов и побуждает ученых собирать больше данных и уточнять свои теории в соответствии с ними.

«Показав, что сложная система, сформированная в результате слияний, существует на столь ранних стадиях, мы понимаем, что наши теории о том, как формируются галактики и как быстро это происходит, нуждаются в обновлении, чтобы соответствовать реальности», — сказал соавтор исследования профессор Кейси Папович из Техасского университета A&M.