ALMA обнаружила массивную вращающуюся галактику в ранней Вселенной

Во Вселенной, возраст которой 13,8 миллиардов лет, большинство галактик формируется постепенно, постепенно достигая своей наибольшей массы. Но не все.

Новое открытие, сделанное с помощью ALMA (Атакамская большая [антенная] решётка миллиметрового диапазона), массивной вращающейся дисковой галактики, в то время, когда возраст Вселенной составлял всего 10% нынешнего, что бросает вызов традиционным моделям формирования галактики.

Галактика DLA0817g, известная как Диск Вулфа (в честь покойного астронома Артура М. Вульфа), самая отдаленная галактика с вращающимся диском. Огромные мощности ALMA позволили увидеть вращение галактики со скоростью 272 км в секунду, приблизительно как у Млечного пути.

«Предыдущие исследования намекали на существование ранних вращающихся богатых газом дисковых галактик, и благодаря ALMA теперь есть однозначное доказательство того, что они образовались уже через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва», - сказал ведущий автор Марсель Нилман из Института астрономии Общества Макса Планка, Германия.

Открытие Диска Вулфа создает проблему для многих симуляций формирования галактик, которые предсказывают, что массивные галактики выросли благодаря множеству слияний небольших галактик и скоплений горячих газов.

«Большинство галактик, которые мы находим в ранней Вселенной, напоминают крушения поездов, потому что подвергались последовательному и частому «насильственному» слиянию», - пояснил Нилман. «Горячие слияния затрудняют формирование упорядоченных дисков с холодным вращением, как мы наблюдаем в нашей нынешней Вселенной».

В большинстве сценариев образования галактик они демонстрируют нормально сформированный диск примерно через 6 миллиардов лет после Большого взрыва. То, что астрономы обнаружили дисковую галактику, когда Вселенной было всего 10% от нынешнего возраста, указывает на доминирование в ней других процессов для роста.

«Мы считаем, что Диск Вулфа вырос главным образом благодаря постоянному наращиванию холодного газа», - сказал Дж. Ксавье Прочаска из Калифорнийского университета, соавтор статьи. «Один из оставшихся вопросов в том, как собрать такую ??большую массу газа, поддерживая относительно стабильный вращающийся диск».

Команда также использовала VLA и космический телескоп Хаббл, чтобы больше узнать о звездообразовании в Диске Вульфа. ALMA в радиоволновом диапазоне следила за движением галактики и массой атомного газа и пыли, VLA измерял количество молекулярной массы - топлива для звездообразования. В ультрафиолетовом диапазоне Хаббл наблюдал массивные звезды. «Скорость звездообразования в Диске Вульфа в 10 раз выше, чем в Млечном Пути», - пояснил Прочаска. «Должно быть, это одна из самых продуктивных дисковых галактик в ранней Вселенной».

Диск Вулфа был впервые обнаружен ALMA в 2017 году. Нилман и его команда обнаружили галактику, когда исследовали свет от более отдаленного квазара. Свет от квазара поглощался, когда проходил через огромное количество газообразного водорода, окружающего галактику - так он себя проявил.

«То, что мы обнаружили Диск Вулфа таким методом, говорит, что он принадлежит к нормальной популяции галактик, присутствовавших в ранние времена», - сказал Нилман. «Когда наши новейшие наблюдения с ALMA неожиданно показали, что он вращается, мы поняли, что ранние вращающиеся дисковые галактики не такая редкость, как считалось, и что их должно быть намного больше».

«Это наблюдение демонстрирует, как наше понимание Вселенной улучшается благодаря повышенной чувствительности, которую ALMA привносит в радиоастрономию», - сказал Джо Песче, директор астрономической программы Национального научного фонда, который финансирует телескоп. «ALMA позволяет получать новые неожиданные результаты практически при каждом наблюдении».

Это исследование опубликовано в журнале Nature.