Упорядоченная структура галактик возникла гораздо позже, чем считалось

«Астрономы думали, что дисковидные галактики из близких нам районов Вселенной приняли свою нынешнюю форму около 8 млрд лет тому назад и затем почти не меняли её, — комментирует Сьюзен Кэссин из Центра космических полётов имени Годдарда, крупнейшей лаборатории НАСА. — Тенденция, которую мы наблюдали во время нынешнего исследования, показывает прямо противоположное: галактики постоянно и устойчиво изменялись в течение этого периода».

Сегодня галактики, которым свойственно частое звездообразование, имеют форму упорядоченных дисковидных систем. Наша Галактика, галактика Андромеды и многие другие демонстрируют примеры вращающихся дисковидных структур, где периферия перемещается вокруг чётко выраженного галактического ядра.

При всех обстоятельствах упорядоченность структуры диска галактики тем выше, чем больше её масса. (Здесь и ниже иллюстрации NASA, Goddard Space Flight Center.)

В ранней Вселенной всё было не так: звезды не вращались вокруг центра, как, например, наше Солнце вокруг центра Млечного Пути, а, напротив, летели кто куда. Лишь постепенно их движение приняло одно направление и стало упорядоченным вращательным. Но произошло это, замечают исследователи, значительно позже, чем предполагалось.

Причём чем выше была масса галактики, тем быстрее она эволюционировала в упорядоченную дисковидную структуру: более массивные уже в ранний период (6–7 млрд лет назад) имели диск с краями, вращающимися вокруг центра. Со временем скорость вращения периферийных областей галактик нарастала. И с этим снижалось количество неупорядоченных структур и упорядочивалось движение в них звёзд и газовых облаков.

Астрономы полагают, что миф об упорядоченности структур галактик уже к периоду, относящемуся к красному смещению, равному z = 1 (8 млрд лет назад), смог продержаться так долго потому, что все исследования морфологии галактик отбрасывали «исключения» — то есть галактики, которые не выказывали упорядоченности. В итоге «исключений» часто было больше, чем правил. А подбор только «правильных» галактик для демонстрации упорядоченности дисков уже при z = 1 приводил к ложным выводам, на основании которых галактики-«исключения» впредь отбраковывались за нетипичность.

В современной галактике М 31, как и в нашей, спиральные рукава вращаются вокруг центра. 8 млрд лет назад в большинстве случаев движение звезд на периферии галактик скорее напоминало броуновское.

Избегая такой фильтрации, изучив движение звёзд 544 галактик по проекту Deep Extragalactic Evolutionary Probe 2 (DEEP2) Galaxy Redshift Survey при помощи космического телескопа «Хаббл» и двойного 10-метрового наземного телескопа Обсерватории Кека, авторы выяснили, что не только 8, но даже и 2 млрд лет назад далеко не все галактики закончили формирование упорядоченных дисков, характеризуемых вращением вокруг их ядер.

Результаты исследования означают, что, скорее всего, схожую историю имел и Млечный Путь. Очевидно, до ряда слияний, резко увеличивших массу нашей Галактики, и в ней бóльшая часть звёзд двигалась в разных направлениях и как бог на душу положит.

Соответствующее исследование опубликовано в издании Astrophysical Journal, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам НАСА.