Астрономы обнаружили кладбище «мертвых» галакти

Международная группа астрономов обнаружила в данных обсерватории Кека признаки массивного скопления молодых галактик, большая часть которых уже «мертвы». Такое необычное явление астрономы наблюдают впервые, и, возможно, оно заставит пересмотреть модели формирования скоплений галактик в ранней Вселенной.

Скопления галактик — система, обычно состоящая из десятков относительно близко расположенных и гравитационно связанных галактик. Постепенно скопления растут, захватывая под действием гравитации все больше и больше галактик. В связи с этим в современной Вселенной могут существовать скопления, состоящие из сотен и даже тысяч галактик.

Скопления галактик в ранней Вселенной (их еще называют протокластерами), которые мы можем наблюдать по сей день, состоят в основном из активно звездообразующих галактик. Со временем в некоторых галактиках протокластера заканчивается газ, из которого формируются звезды, и они превращаются в так называемые мертвые галактики. Однако новая работа, опубликованная международным коллективом в Astrophysical Journal, похоже, обнаружила скопление, нарушающее эту последовательность.

«В ранней Вселенной все протоскопления, обнаруженные до сих пор, полны галактик с активным звездообразованием, — поясняет Ян МакКоначи (Ian McConachie), аспирант кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде и ведущий автор исследования. — Но невероятно то, что, в отличие от всех других протоскоплений, которые открыли в эту эпоху, многие галактики в MAGAZ3NE J0959, по-видимому, уже перестали формировать звезды».

В своей работе авторы описывают протокластер MAGAZ3NE J095924+022537, состоящий как минимум из 38 галактик и находящийся от нас на расстоянии около 11,8 миллиарда световых лет: значит, мы видим это скопление в момент, когда Вселенной было не более двух миллиардов лет. Тем не менее доля покоящихся (или мертвых) галактик в исследуемом протокластере составляет около 73%. В то же время для скоплений примерно тех же возраста и массы эта цифра в среднем не превышает 12%.

Распределение плотности 550 галактик в каталоге COSMOS UltraVISTA DR3 (голубые кружки). Скопление MAGAZ3NE J0959 обведено красным и подписано. / ©McConachie I., et al., Astrophysical Journal, 2022

«В центре MAGAZ3NE J0959 находится сверхмассивная галактика, которая уже набрала массу более 200 миллиардов масс Солнца. Почему эта сверхмассивная галактика и так много ее соседей образовали большую часть своих звезд, а затем стали неактивными, когда Вселенная была еще такой молодой, в отличие от других известных протоскоплений того же времени, — большая загадка», — добавляет соавтор исследования Бенджамин Форрест (Benjamin Forrest), сотрудник Калифорнийского университета в Дэвисе.

Протокластер MAGAZ3NE J0959 был обнаружен с Земли, во время обзора обсерватории Кека под аббревиатурой MAGAZ3NE — «Массивные древние галактики с Z > 3 в ближней инфракрасной области спектра», предназначенного для обнаружения и изучения сверхмассивных галактик и их соседей. Как отмечают ученые, появление новых мощных космических телескопов — вроде недавно запущенного телескопа имени Джеймса Уэбба — должно вскоре показать, существуют ли другие протоскопления, похожие на MAGAZ3NE J0959 и ожидающие своего обнаружения в ранней Вселенной.

«Если такие скопления галактик найдутся в большом количестве, нынешняя парадигма формирования протокластеров потребует серьезного пересмотра. Необходимо разработать новую модель образования протоскоплений, существующих в различных состояниях в ранней Вселенной. Если многие галактики, населяющие такие протокластеры, действительно угасают в течение первых двух миллиардов лет, это почти наверняка создаст серьезные проблемы для нынешних моделей формирования галактик», — подытожил Форрест.