Астрономы раскрыли тайны формирования шарообразных структур в древних галактиках.

Плоский вращающийся диск Млечного Пути и других современных галактик состоит из относительно молодых звезд, которые движутся по орбитам, близким к круговым. Гало, в свою очередь, образовано старыми звездами, движущимися по вытянутым орбитам и имеющими сфероидальную (шарообразную) форму.

Стоит отметить, что именно в таких эллиптических структурах сосредоточена большая часть звезд во Вселенной. Однако ученые не знали, как именно формируются богатые пылью и звездообразованием «ядра» — в результате слияния галактик, коллапса газовых облаков или постепенного перетекания вещества из диска внутрь.

Теперь международная исследовательская группа под руководством Цин-Хуа Тань из обсерватории Цзыцзиньшань (КНР) и Эмануэля Дадди из Университета Париж-Сакле (Франция) обнаружила неожиданный этап формирования объемных, шаровидных структур, характерных для современных массивных галактик — сфероидов.

Впервые детально исследовать структуру объектов космоса, сформированных в относительно ранней Вселенной (когда ее возраст составлял менее половины от современного), удалось с помощью высокочувствительного радиотелескопа ALMA. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Проанализировав архивные данные наблюдений для 146 ярких галактик в субмиллиметровом диапазоне (терагерцевом излучении) на больших красных смещениях
(то есть в относительно древней Вселенной), исследователи применили компьютерное моделирование для восстановления формы и размеров светящихся пылью областей — «сердцевин» далеких звездообразующих систем.

Выяснилось, что древние галактики формировали свои почти шарообразные ядра из звезд и пыли именно в период интенсивных вспышек звездообразования (чаще всего наблюдаемых после столкновения двух галактик или близкого прохода одной возле другой). Эти вспышки, как правило, указывают на их возможную связь с формированием массивных сфероидов, однако наблюдение их в оптическом и инфракрасном диапазонах было затруднено из-за плотных пылевых облаков.

В результате авторы исследования пришли к выводу, что в так называемый космический полдень — примерно через два-три миллиарда лет после Большого взрыва — основным механизмом формирования шарообразных структур (звездных «ядер») были интенсивные вспышки звездообразования. Важную роль в этом процессе могли сыграть прямые слияния галактик и нестандартные газовые потоки — процессы, ответственные за «вспучивание» структур и их округлую форму.

Результаты нового научного исследования — значительный шаг к решению давней загадки о происхождении массивных галактических сфероидов. Дальнейшие наблюдения с помощью радиотелескопа ALMA и космической обсерватории «Джеймс Уэбб» позволят уточнить теоретические модели формирования галактик и лучше понять эволюцию этих звездных «городов».