Гигантские галактики умирают изнутри

Астрономам впервые удалось показать, как миллиарды лет назад прекращалось звездообразование в галактиках, которые сейчас считаются “мертвыми”. Наблюдения, выполненные на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) и на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA, показали, что спустя три миллиарда лет после Большого Взрыва в периферийных частях этих галактик звездообразование еще продолжалось, но во внутренних областях оно уже прекратилось. По всей видимости, процесс звездообразования вначале стал замирать в ядрах галактик, а затем и в их внешних частях. Результат исследования будет опубликован в выпуске журнала Science от 17 апреля 2015 г.

Одна из главных загадок астрономии – каким образом в массивных и спокойных эллиптических галактиках, широко распространенных в ранней Вселенной, произошло затухание вначале бешеного темпа звездообразования. Эти колоссальных масштабов галактики, которые из-за их формы часто называют сфероидальными, как правило, имеют в своих центральных областях вдесятеро большую звездную плотность, чем наблюдается в нашей родной Галактике Млечного Пути. По массе эллиптические галактики тоже вдесятеро больше Млечного Пути.

Астрономы называют эти гигантские галактики «красными» и «мертвыми», так как они изобилуют древними красными звездами, но молодых голубых звезд в них очень мало и не заметно никаких признаков звездообразования. Оценки возраста красных звезд приводят к выводу, что новые звезды в этих галактиках перестали рождаться около десяти миллиардов лет назад. Получается, что этот резкий спад пришелся как раз на пик звездообразования в остальной Вселенной, когда в многих галактиках звезды рождались примерно в двадцать раз чаще, чем это происходит в наше время.

“В массивных мертвых сфероидальных галактиках содержится примерно половина всех звезд, родившихся во Вселенной за все время ее существования”, — говорит Сандро Такелла (Sandro Tacchella) из института ETH в Цюрихе (Швейцария), основной автор публикуемой статьи. “Мы не сможем понять, как Вселенная развивалась и превратилась в такую, какой мы видим ее сейчас, если не поймем, что произошло с этими галактиками”.

Такелла и его коллеги наблюдали в общей сложности 22 галактики в широком диапазоне масс, начиная с эпохи около трех миллиардов лет после Большого Взрыва [1]. Приемник SINFONI, установленный на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) получил изображения этой выборки галактик, которые позволили точно установить места, где в них образуются новые звезды. Столь детальные наблюдения и измерения далеких галактик с приемником SINFONI стали возможными благодаря применению на телескопе системы адаптивной оптики, которая в основном уничтожает размывающее изображения влияние земной атмосферы.

Исследователи также воспользовались для наблюдений той же выборки галактик мощью Космического телескопа Хаббла NASA/ESA (Hubble Space Telescope) и его внеатмосферным расположением, делающим его свободным от искажающего воздействия атмосферы Земли. Камера WFC3 на телескопе Хаббла получала изображения в ближней инфракрасной области. Это дало возможность выявить пространственное распределение старых звезд внутри галактик с активным звездообразованием.

“Замечательно то, что адаптивная оптика приемника SINFONI способна в основном устранить влияние атмосферы и собрать информацию о местах рождения звезд, и сделать это как раз с той же точностью, с какой телескоп Хаббла измеряет распределение массы звезд”, — комментирует Марчелла Каролло (Marcella Carollo), тоже сотрудница ETH Zurich и соавтор работы.

Согласно полученным новым данным, в самых массивных из галактик выборки звездообразование поддерживается на стабильном уровне на их периферии. Однако в их сферических центральных областях, плотно набитых звездами, звездообразование уже прекратилось.

“Выявленный центробежный характер остановки звездообразования у массивных галактик – от центра к периферии – должен пролить свет на механизм этого процесса, о котором астрономы спорят уже много лет”, — говорит Альвио Рензини (Alvio Renzini) из Падуанской обсерватории Национального института астрофизики Италии.

Главенствующая сейчас теория полагает, что вещество, из которого образуются звезды, разносится в разные стороны потоками энергии, распространяющейся от центральной сверхмассивной черной дыры в центре галактики в процессе поглощения черный дырой окружающей материи. Другая идея заключается в то, что в галактику перестают притекать свежие запасы газа, вследствие чего в ней иссякают запасы строительного материала для рождения звезд и галактика превращается в красный мертвый сфероид.

“Существует много различных теоретических предположений о физических механизмах, которые приводят к «смерти» массивных сфероидов”, — говорит соавтор работы Наташа Фёрстер Шрайбер (Natascha F?rster Schreiber) из Института внеземной физики Макса Планка (Max-Planck-Institut f?r extraterrestrische Physik) в Гархинге (Германия). “Установление того факта, что затухание звездообразования началось в центрах галактик и распространялось к их периферии – это очень важный шаг к пониманию пути, которым Вселенная пришла к своему нынешнему состоянию”.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *