Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил гигантскую галактику, которая не вращается

Астрономы, использующие космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), обнаружили необычную особенность у далекой ранней галактики. Несмотря на формирование, когда Вселенная была еще очень молодой, эта галактика не демонстрирует признаков вращения.

Такое поведение обычно наблюдается только у очень больших, зрелых галактик, расположенных гораздо ближе к Земле, объяснил Бен Форрест, научный сотрудник факультета физики и астрономии Калифорнийского университета в Дэвисе и ведущий автор исследования, опубликованного 4 мая в журнале Nature Astronomy.

«Эта конкретная галактика не показала никаких признаков вращения, что было удивительно и очень интересно», — сказал Форрест.

Почему галактики должны вращаться

Современные модели предполагают, что галактики начинают вращаться по мере своего формирования. Втекающий газ и сила гравитации создают момент импульса, приводя эти системы в движение.

За миллиарды лет галактики могут сталкиваться и сливаться, особенно в плотных скоплениях. Эти повторяющиеся взаимодействия могут как усиливать, так и гасить вращение. В результате некоторые близлежащие галактики демонстрируют слабое общее вращение, а их звезды движутся в случайных направлениях.

Поскольку считается, что такая трансформация занимает очень много времени, удивительно видеть ее в галактике XMM-VID1-2075, когда возраст Вселенной составлял менее 2 миллиардов лет.

Массивная галактика, сформировавшаяся рано

Форрест и его коллеги, участники обзора MAGAZ3NE (Massive Ancient Galaxies at z>3 NEar-Infrared), ранее уже изучали эту галактику с помощью обсерватории W.M. Keck на Гавайях.

«Предыдущие наблюдения MAGAZ3NE подтвердили, что это одна из самых массивных галактик в ранней Вселенной, уже в несколько раз превосходящая по количеству звезд наш Млечный Путь, а также подтвердили, что она больше не формирует новые звезды, что сделало ее привлекательной целью для последующих наблюдений», — сказал Форрест.

Телескоп Уэбба раскрывает внутреннее движение

Используя «Джеймс Уэбб», команда исследовала XMM-VID1-2075 вместе с двумя другими галактиками той же эпохи. Это позволило им отследить, как материя движется внутри каждой системы.

«Такого рода работа много раз проводилась с близлежащими галактиками, потому что они ближе и крупнее, и такие исследования можно проводить с Земли, но это очень сложно делать с галактиками с большим красным смещением, поскольку они выглядят гораздо меньше на небе», — сказал Форрест. «(Космический телескоп имени Джеймса Уэбба) действительно расширяет границы для такого рода исследований».

Среди трех галактик одна явно вращается, другая имеет нерегулярную структуру, а третья не показывает вращения, но демонстрирует сильное хаотичное движение своих звезд.

«Это согласуется с некоторыми из самых массивных галактик в локальной Вселенной, но было несколько неожиданно обнаружить это так рано», — сказал Форрест.

Что могло остановить вращение галактики

Исследователи сейчас пытаются понять, как эта галактика стала тем, что ученые называют «медленным ротатором», так быстро.

Одно из возможных объяснений — не долгая история множественных слияний, а одно драматическое столкновение. Если две галактики, вращающиеся в почти противоположных направлениях, столкнулись, их движения могли скомпенсировать друг друга.

«В случае этой конкретной галактики мы видим большой избыток света сбоку. Это указывает на то, что какой-то другой объект вошел во взаимодействие с системой и потенциально изменил ее динамику», — сказал Форрест.

Поиск других невращающихся галактик

Команда продолжает поиск подобных галактик в ранней Вселенной. Сравнивая наблюдения с компьютерными симуляциями, ученые могут проверить, соответствуют ли текущие теории формирования галактик реальности.

«Существуют симуляции, которые предсказывают, что в ранней Вселенной будет очень небольшое количество таких невращающихся галактик, но они ожидают, что они будут довольно редкими. Это один из способов проверить эти симуляции и выяснить, насколько они распространены, что, в свою очередь, может дать нам информацию о том, верны ли наши теории этой эволюции», — сказал Форрест.

В число соавторов статьи входят исследователи из Калифорнийского университета, Йоркского университета, Университета Тафтса, Университета Торонто и других учреждений. Исследование было поддержано грантами NASA, Научного института космических телескопов и Национального научного фонда.