Завдяки останнім вдосконаленням космічних та наземних телескопів астрономи змогли пробувати глибше у Всесвіті, ніж будь-коли раніше. Оглядаючи мільярди років назад у часі, ми можемо перевірити наші теорії про історію становлення та еволюції галактик. На жаль, вивчення самого раннього Всесвіту є непростим завданням, яке виходить за межі можливостей наших сучасних інструментів.
Але поєднавши потужність космічного телескопа Хаббла з технікою, відомою як гравітаційне лінзування, команда астрономів зробила перше відкриття компактної галактики, яка перестала робити зірки лише через кілька мільярдів років після Великого вибуху. Відкриття такої галактики, яка існує настільки рано у Всесвіті, є безпрецедентною і є головним викликом теоріям того, як масові галактики формуються та розвиваються.
Про їхні результати було повідомлено у дослідженні під назвою «Масивна, мертва галактика диска у ранньому Всесвіті», яке з’явилось у випуску журналу 22 червня Природа.Як зазначено в дослідженні, команда спиралася на дані Хаббла, які вони поєднували з гравітаційним лінзуванням - де масивний скупчення галактик збільшує і розтягує зображення далеких галактик поза ними - для вивчення далекої галактики, відомої як MACS 2129-1.
Те, що вони знайшли, було абсолютно несподівано. Враховуючи вік галактики - приблизно три мільярди років після Великого вибуху - вони очікували побачити хаотичний кулю зірок, що формувалися внаслідок раннього злиття галактик. Натомість вони помітили, що галактика, що мала форму диска (як Чумацький Шлях), фактично мертва - це означає, що утворення в ній вже припинилося.
Це було несподіванкою, коли астрономи не сподівались побачити це так рано у Всесвіті. Більше того, вперше було отримано прямі докази, які показують, як хоча б деякі найдавніші «мертві» галактики у Всесвіті еволюціонували від об’єктів, що мають форму диска, перетворюючись на гігантські еліптичні галактики, які ми регулярно бачимо у космічному журналі .
Як пояснила Сон Тофт - науковий співробітник Центру темної космології Інституту Нільса Бор та головний автор дослідження, це може змусити переосмислити те, як розвивалися галактики в ранньому Всесвіті:
"Це нове розуміння може змусити нас переосмислити весь космологічний контекст того, як галактики вигорають на ранніх стадіях і перетворюються в локальні галактики еліптичної форми. Можливо, ми були сліпі від того, що ранні" мертві "галактики насправді можуть бути дисками, просто тому що ми не змогли їх вирішити ».
У попередніх дослідженнях передбачалося, що далекі мертві галактики за будовою схожі на локальні еліптичні галактики, в які вони врешті еволюціонували. До цього дослідження підтвердити цю гіпотезу було неможливо, оскільки сучасні інструменти недостатньо потужні, щоб побачити це далеко в космосі. Але поєднуючи силу гравітаційного лінзування з високою роздільною здатністю Хаббла, Тофт та його команда змогли чітко побачити цю мертву галактику.
Поєднуючи вимірювання швидкості обертання з дуже великого телескопа ESO (VLT) з архівними даними дослідження обстеження кластера та супернової з Хабблом (CLASH), вони змогли визначити розмір галактики, масу та вік, а також її (неіснуюча) ) швидкість утворення зірки. Зрештою, вони виявили, що віддалена галактика втричі масивніша за Чумацький Шлях, хоча і лише вдвічі менше, і крутиться більш ніж удвічі швидше.
Чому ця галактика перестала утворювати зірки, досі невідомо, і знадобиться подальше опитування з використанням більш досконалих інструментів. Але тим часом існують деякі можливі теорії. Наприклад, це може бути результатом активного галактичного ядра, де надмасивна чорна діра в центрі MACS 2129-1 гальмує утворення зірок, нагріваючи газ галактики і виганяючи її з галактики.
Або це може бути наслідком надходження холодного газу в центр галактики, де він швидко нагрівається і стискається, тим самим не даючи йому охолонути та утворювати зірки, що утворюють зірки. Але коли мова йде про те, як ці типи ранніх, мертвих галактик могли призвести до еліптичних галактик, які ми бачимо сьогодні, Тофт та його колеги думають, що вони знають відповідь. Як він пояснив, це може бути через злиття:
"Якщо ці галактики зростають шляхом злиття з другорядними супутниками, і ці незначні супутники надходять у великій кількості та з різного роду різних кутів на галактику, це врешті-решт рандомізує орбіти зірок у галактиках. Можна також уявити великі злиття. Це однозначно також знищить би впорядкований рух зірок ».
У найближчі роки Тофт та його команда сподіваються скористатися телескопом Джеймса Вебба (який буде запущений у 2018 році) для пошуку більш ранніх мертвих галактик, сподіваючись, що він може пролити світло на невирішені питання, які це відкриває. І завдяки здатності досліджувати глибше у космос астрономи передбачають, що про раннє Всесвіту буде розкрито набагато більше.
