Как родились самые яркие галактики Вселенной

Как выяснилось, самые яркие галактики в нашей Вселенной питаются тем, что всасывает их гравитация, а вовсе не благодаря взрывам при слиянии звездных систем, как считалось ранее. Об этом в среду заявили ученые в Nature.

Каким может быть наиболее полное объяснение того, как появились эти огромные скопления звезд и пыли? Ученые обнаружили, что галактики втягивали газообразный водород, а затем использовали его, чтобы накачивать в год до 2000 солнечных масс. Для сравнения: в Млечном Пути звезды появляются со скоростью около одного "Солнца" в год.

Ярчайший свет, испускаемый этими субмиллиметровыми галактиками (SMG) — названными по части электромагнитного спектра, который они используют — почти невидим для невооруженного глаза.

"Крупная галактика растет с помощью [втягивания] газа из межгалактического пространства и формирует звезды с устойчивой, но большой скоростью в течение почти миллиарда лет".
Десика Нараянэн (Desika Narayanan), Хаверфорд-Колледж США, соавтор работы.

Эти галактики датируются первыми годами нашей Вселенной (примерно 14 миллиардов лет), но исследователи узнали о них лишь в последние десятилетия. Такая яркость, в 1000 раз превышающая светимость Млечного пути, возникает благодаря их плодовитому звездообразованию.

Распределение плотности газа в модели звездообразования галактики, диаметр которой около 650000 световых. Экстремальные формирование звезд в центральной галактике подпитывается значительным притоком газа, что делает ее очень яркой Фото: Десика Нараянан

Ученые не согласны с одной из излюбленных теорией рождения SMG: они вытекают из массивных галактик, соединяющихся и взрывающихся с интенсивным образованием звезд. Нараянан заявляет, что эта гипотеза не может объяснить всех свойств сверхярких галактик, особенно их относительно большие размеры, так как слияния, как правило, создают довольно компактные галактики.

Чтобы проверить свое объяснение, основанное на гравитации, Нараянан и его коллеги использовали суперкомпьютеры для моделирования создания SMG и обнаружили, что галактики выросли, втягивая газ, который затем использовался для формирования новых звезд, излучавших благодаря своей молодости исключительные количества света.

Распределение галактик в инфракрасной области света. Цвета обозначают плотность газа Фото: Роберт Томпсон (NCSA)

Исследование показало, что слияния не оказывали значительного влияния на звездообразование, даже если SMG включали группы галактик, увеличивающие их яркость.

"Галактики коллективно увеличивают локальную светимость и создают чрезвычайно яркую систему". Нараянан

Моделирование было настолько сложным, что только для части вычислений потребовалась сеть из тысяч компьютеров, работавших больше месяца. Команда создала также модели для отслеживания того, как свет будет двигаться через эти вновь созданных галактики, так как нужно было увидеть, будет ли результат имитации похож на реальность.

"Эти результаты представляют собой на сегодня одну из самых жизнеспособных моделей для одного из самых загадочных свойств (Пространства), о котором мы знаем".
Нараянан.

Исследователи были изумлены, обнаружив, что, по их расчетам, субмиллиметровые галактики остаются сверхяркими почти миллиард лет. Как правило, интенсивно светящиеся объекты во Вселенной сгорают относительно быстро - всего за десятки миллионов лет.

Фильм показывает в инфракрасном свете звездообразование в ранней Вселенной. Модель предполагает, что ярко светящиеся регионы, наблюдаемые в субмиллиметровые телескопы, часто состоят из групп галактик ранней Вселенной, которые в еще будут расти и создавать массивные скопления Видео: Роберта Томпсона (NCSA)

Источник: nature.com