Как умирают галактики и что их убивает?

Как умирают галактики, и что их убивает? Эти вопросы остаются загадками для ученых. Согласно результатам нового исследования, которые вчера были опубликованы в журнале Nature, основной причиной смерти галактик является «удушье». Оно наступает тогда, когда галактики оказываются отрезанными от потока материала из межгалактического пространства, необходимого для формирования новых звезд.

Исследователи из Университета Кембриджа и Королевской обсерватории Эдинбурга обнаружили, что уровни металлов, содержащихся в мертвых галактиках, являются ключом к пониманию причин их смерти.

Во Вселенной имеются два типа галактик: примерно половину составляют «живые» галактики, в которых продолжаются процессы звездообразования, а другую половину – «мертвые», не образующие новых звезд.

Живые галактики, такие как наш Млечный Путь, богаты холодными газами (в основном это водород), необходимыми для формирования новых звезд. В мертвых галактиках запасов таких газов крайне мало. Однако вопрос о том, что убивает мертвые галактики, остается без ответа.

Астрономы выдвинули две основные гипотезы, объясняющие смерть галактик: холодный газ, необходимый для формирования новых звезд, либо поглощается из галактики внешними или внутренними силами, или прекращается приток газа из межгалактической среды, что медленно «душит» галактику и через длительное время приводит к ее смерти.

Для того чтобы докопаться до истины, команда исследователей использовала данные, полученные в ходе Слоуновского цифрового небесного обзора. На основе них были проанализированы уровни металлов в более чем 26 тыс. средних по размеру галактик, расположенных в нашем уголке Вселенной.

«Металлы позволяют проследить историю формирования звезд: чем больше звезд, образуется в галактике, тем большее содержание металлов вы увидите», - говорит Инцзе Пэн (Yingjie Peng), исследователь из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, а также ведущий автор исследования. «Изучая уровни металлов в мертвых галактиках, мы можем узнать, что послужило причиной их смерти».

Если смерть галактики наступила из-за внезапного оттока холодного газа из нее, то содержание металлов в мертвой галактики должно быть таким же, как и прежде. В этом случае звездообразование резко прекращается.

Если же причиной смерти галактики стало «удушье», то содержание металлов в ней будет расти некоторое время, поскольку звездообразование может продолжаться до тех пор, пока не будет израсходован весь ее запас холодного газа. Лишь после этого увеличение содержания металлов прекратится.

Конечно, установить причину смерти отдельно взятой мертвой галактики таким способом невозможно, поскольку для этого требуется данные за продолжительный период времени. Однако сравнивая содержание металла в живых и мертвых галактиках, в ходе исследования ученые смогли выяснить, что привело к смерти большинство галактик среднего размера.

Так, ученые обнаружили, что в уровень металлов в мертвых галактиках значительно выше, нежели в живых. Смерть таких галактик нельзя объяснить внезапным выбросом газа за пределы галактики. Исходя из среднего возраста звезд в мертвых галактиках, исследователи установили, что смерть «от удушья» для больших галактик наступает примерно через 4 млрд. лет после прекращения потока газа из межгалактического пространства, а для галактик, соизмеримых с Млечным путем, примерно через два млрд. лет.