Как рождаются гиганты: телескоп увидел сборку массивной галактики через 1,2 млрд лет после Большого взрыва

Астрономы обнаружили компактную группу из шести молодых галактик, существовавшую всего через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва. Это редкий снимок процесса сборки одной из крупнейших галактик Вселенной. Исследование было представлено на сервере arXiv 13 июля. Об этом сообщает портал Phys.org.

Группа, обозначенная как SCGG-z5, находится на красном смещении z = 4,97. Все шесть галактик спектроскопически подтверждены — расстояние до каждой определено по спектральным линиям, а не по цвету. Они умещаются на участке неба размером всего 16 000 парсек (около 52 000 световых лет) — это примерно половина диаметра Млечного Пути.

С помощью глубоких снимков и бесщелевой спектроскопии обзора SAPPHIRES на телескопе JWST команда под руководством Рональда Лейшрама из Национальной астрономической обсерватории Японии измерила звёздные массы и темпы звездообразования. Три галактики демонстрируют темпы звездообразования на уровне или выше типичных для своей эпохи, причём одна из них формирует звёзды заметно быстрее ожидаемого.

Все шесть галактик имеют возмущённые и неправильные формы, что указывает на гравитационные взаимодействия или слияние. Карты звездообразования показывают, что газ может стекаться к центрам некоторых членов группы — признак роста изнутри наружу. Однако самая массивная галактика демонстрирует противоположную картину: спокойный центр и более активные окраины.

Исследователи отмечают, что различия в свойствах членов группы указывают на то, что «групповая среда уже дифференцирует эволюционные траектории своих членов задолго до того, как система сольётся». Разброс скоростей между галактиками показывает, что это динамически активная, неустановившаяся система: они движутся достаточно быстро, чтобы совершить несколько тесных сближений примерно за 14 миллионов лет.

Сравнение с космологической симуляцией EAGLE позволяет предположить, что все шесть галактик полностью сольются в одну систему к красному смещению z ~ 3–4, то есть примерно через 400 миллионов лет от момента наблюдения. Затем новая галактика продолжит расти, достигнув звёздной массы в 100 миллиардов солнечных масс к z ~ 1. Это может стать ранним формированием центральной ярчайшей галактики будущего скопления.

Весь процесс сборки — от начала звездообразования до окончательного слияния — занимает около 800 миллионов лет. SCGG-z5 запечатлена в середине этого пути, в момент превращения во что-то гораздо большее. Авторы называют её «прямым наблюдательным ограничением на раннюю сборку групп» в первый миллиард лет Вселенной и призывают к дальнейшим наблюдениям с помощью JWST и ALMA.