Открытие самой далёкой вращающейся дисковой галактики ставит под сомнение современные теории её формирования

Галактика REBELS-25, полученная с помощью Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), наложенная на инфракрасное изображение других звезд и галактик. Инфракрасное изображение было получено телескопом ESO Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA). В недавнем исследовании ученые обнаружили доказательства того, что REBELS-25 — это сильно вращающаяся дисковая галактика, существующая всего 700 миллионов лет после Большого взрыва. Это делает ее самой далекой и самой ранней из известных галактик, похожих на Млечный Путь, обнаруженных на сегодняшний день. Автор: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al./ESO/J. Dunlop et al. Ack.: CASU, CALET

Галактики, которые мы видим сегодня, прошли долгий путь от своих хаотичных, комковатых аналогов, которых астрономы обычно наблюдают в ранней Вселенной. «Согласно нашему пониманию формирования галактик, мы ожидаем, что большинство ранних галактик будут маленькими и беспорядочными на вид», — говорит Жаклин Ходж, астроном из Лейденского университета (Нидерланды) и соавтор исследования.

Эти беспорядочные ранние галактики сливаются друг с другом, а затем эволюционируют в более гладкие формы невероятно медленно. Современные теории предполагают, что для того, чтобы галактика была такой же упорядоченной, как наш Млечный Путь — вращающийся диск с аккуратными структурами, такими как спиральные рукава — должны были пройти миллиарды лет эволюции. Однако обнаружение REBELS-25 ставит под сомнение эту временную шкалу.

В исследовании "REBELS-25: Discovery of a dynamically cold disc galaxy at z = 7.31", принятом к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, астрономы обнаружили, что REBELS-25 является самой далекой сильно вращающейся дисковой галактикой из когда-либо обнаруженных. Свет, достигающий нас от этой галактики, был испущен, когда Вселенной было всего 700 миллионов лет — всего пять процентов от ее нынешнего возраста (13,8 миллиарда), — что делает упорядоченное вращение REBELS-25 неожиданным. Результаты доступны на сервере препринтов arXiv.

«Наблюдение за галактикой, столь похожей на наш Млечный Путь, в которой доминирует вращение, бросает вызов нашему пониманию того, как быстро галактики в ранней Вселенной эволюционируют в упорядоченные галактики современного космоса», — говорит Люси Роуленд, докторант Лейденского университета и первый автор исследования.

REBELS-25 был первоначально обнаружен в предыдущих наблюдениях той же команды, также проведенных с ALMA, которая находится в пустыне Атакама в Чили. В то время это было захватывающее открытие, показывающее намеки на вращение, но разрешение данных было недостаточно высоким, чтобы быть уверенным. Чтобы правильно распознать структуру и движение галактики, команда провела последующие наблюдения с ALMA с более высоким разрешением, которые подтвердили ее рекордную природу.

«ALMA — единственный существующий телескоп, обладающий необходимой чувствительностью и разрешением, чтобы достичь этого», — говорит Ренске Смит, научный сотрудник Ливерпульского университета имени Джона Мурса в Великобритании и соавтор исследования.

Удивительно, но данные также намекают на более развитые особенности, похожие на особенности Млечного Пути, такие как центральная вытянутая перемычка и даже спиральные рукава, хотя для подтверждения этого потребуются дополнительные наблюдения.

«Обнаружение дополнительных доказательств существования более развитых структур стало бы захватывающим открытием, поскольку это была бы самая далекая галактика с такими структурами, обнаруженными на сегодняшний день», — говорит Роуленд.

Эти будущие наблюдения REBELS-25, наряду с другими открытиями ранних вращающихся галактик, потенциально изменят наше понимание раннего формирования галактик и эволюции Вселенной в целом.

Больше информации: Lucie E. Rowland et al, REBELS-25: Discovery of a dynamically cold disc galaxy at z = 7.31, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). On arXiv DOI: 10.48550/arxiv.2405.06025

Источник: ESO