JWST раскрывает тайны далеких спокойных галактик: почему они перестают расти?

Целевая галактика из этого исследования: спокойная галактика 12 миллиардов лет назад, которая выбрасывает свой газовый резервуар. Это самый далекий пример такого рода, известный на данный момент. Автор: National Taiwan University

Галактики — это астрономические объекты, состоящие из миллиардов или даже триллионов звезд. Наша Земля и Солнечная система — это всего лишь крошечная часть Млечного Пути; это одна из бесчисленных галактик во Вселенной. Эти огромные системы являются фундаментальными строительными блоками космической структуры. В течение 13,7 миллиардов лет истории Вселенной первые несколько миллиардов лет были золотым веком для формирования галактик, когда галактики активно превращали свои газовые резервуары в новые звезды.

Однако недавние открытия показывают, что некоторые галактики перестали расти уже через 1 миллиард лет после Большого взрыва — менее 10% от нынешнего возраста Вселенной. Эти «спокойные галактики» стали главной астрономической загадкой: почему они перестали расти так рано?

Теперь, используя данные с космического телескопа Джеймса Уэбба, профессор У По-Фэн из Национального университета Тайваня раскрыл секрет быстрого закрытия этих ранних галактик: их газовые запасы были быстро уничтожены мощными силами, возникшими внутри галактик. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal.

Исследователи обнаружили спокойную галактику примерно в 12 миллиардах световых лет от нас, используя спектроскопические данные, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба. Свет этой галактики возник в то время, когда Вселенной было всего 1,5 миллиарда лет, что составляет около 10% от текущего возраста Вселенной.

Исследование показало, что скорость звездообразования резко упала за короткий период, и теперь галактика почти перестала расти. Данные также указывают на то, что газ галактики выбрасывается со скоростью более 200 километров в секунду, истощая сырье, необходимое для звездообразования.

Сверхмассивная черная дыра в центре галактики может быть источником энергии, движущей потоки газа. Автор: National Taiwan University

Исследование также предполагает наличие сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Огромная энергия, высвобождаемая черной дырой, может управлять истечением газа, рассеивая топливо для звездообразования в космосе. Эта галактика предоставляет критически важные доказательства для понимания основных механизмов, лежащих в основе быстрого прекращения звездообразования в первые миллиарды лет существования Вселенной, и важную эмпирическую основу для разработки теорий ранней космической эволюции.

Эта галактика в настоящее время является самой далекой массивной спокойной галактикой, которая, как подтверждено, демонстрирует столь мощные истечения газа. «Благодаря непревзойденной чувствительности космического телескопа Джеймса Уэбба мы не просто мельком видим раннюю Вселенную; — сказал профессор Ву, — мы начинаем расшифровывать физические процессы, лежащие в основе ее эволюции».

Он планирует проанализировать больше похожих галактик, чтобы определить, являются ли истечения газа широко распространенным явлением, может ли выброшенный газ вернуться, чтобы снова разжечь звездообразование, или он навсегда уйдет, изменив окончательную судьбу галактики. Эти исследования улучшат наше понимание того, как галактики трансформируются с течением времени, в конечном итоге формируя структуры, которые мы распознаем сегодня.

Больше информации: Po-Feng Wu, Ejective Feedback as a Quenching Mechanism in the First 1.5 Billion Years of the Universe: Detection of Neutral Gas Outflow in a z = 4 Recently Quenched Galaxy, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ad98ef

Источник: National Taiwan University