В далекой галактике A1689-zD1 обнаружено необычно низкое соотношение пыли к газу

Псевдоцветное изображение JWST/NIRCam RGB (синий: F150W; зеленый: F277W; красный: F444W) с контурами излучения [C ii]-158µm, показывающими 3, 5, 7, 10σ (белые сплошные линии). Масштабная линейка показана в плоскости изображения. Автор: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2510.07936

Международная команда астрономов с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки (ALMA) провела комплексные многоканальные наблюдения далекой массивной галактики A1689-zD1.

Новые наблюдения, подробно описанные в статье, опубликованной 9 октября на сервере препринтов arXiv, дают важные сведения о свойствах этой галактики, особенно касающихся производства пыли в этой системе.

A1689-zD1 — это яркая сильно линзированная массивная галактика с красным смещением примерно 7,13. Ее диаметр составляет около 3000 световых лет, а звездная масса оценивается примерно в 2,6 миллиарда солнечных масс.

Предыдущие наблюдения A1689-zD1 показали, что она имеет металличность, близкую к солнечной, и содержит значительное количество пыли — с оценочной массой 15 миллионов солнечных масс. Благодаря этому A1689-zD1 является отличным местом для изучения существования межзвездной пыли в ранние космические эпохи.

Именно поэтому группа астрономов под руководством Каспера Э. Хейнца из Копенгагенского университета (Дания) решила исследовать содержание пыли с помощью JWST и ALMA.

«Мы вернулись к этой галактике, чтобы оценить компоненты барионной материи в межзвездной среде, с особым вниманием к ограничению накопления космической пыли», — пояснили исследователи.

Команда Хейнца выполнила моделирование спектрального распределения энергии (SED) A1689-zD1 от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного диапазона, чтобы определить ее звездную массу, массу пыли, визуальное ослабление и скорость звездообразования. Наблюдения ALMA также использовались для ограничения общей динамической массы источника и определения массы газа с использованием обычных трассеров газа, но ограниченных общей динамикой системы.

Исследование показало, что хотя A1689-zD1 имеет значительную массу пыли, соотношения массы пыли к газу (DTG) и пыли к металлам (DTM) у нее remarkably низкие — на уровне 0,00051 и 0,061 соответственно. Астрономы отмечают, что это связано с высокой металличностью A1689-zD1 и ее значительной массой газа, которая была рассчитана как 28 миллиардов солнечных масс.

Таким образом, соотношения масс DTG и DTM для A1689-zD1 на порядок ниже, чем обнаруженные в Млечном Пути, Большом Магеллановом Облаке (БМО) или Малом Магеллановом Облаке (ММО). Эти соотношения также предполагают, что основная нейтральная атомарная водородная (HI) газовая составляющая на линии визирования к A1689-zD1 относительно бедна пылью по сравнению с ее химическим обогащением.

Авторы статьи приходят к выводу, что полученные результаты указывают на потенциальное изменение относительной распространенности пыли или состава ранних галактик.

«Мы обнаружили, что это отклонение в соотношениях масс DTG и DTM, по-видимому, повсеместно встречается в других богатых металлами галактиках при схожих красных смещениях, z ≳ 6. Это предполагает, что процессы, которые формируют и разрушают пыль в более поздние времена, или сама пылевая излучательная способность, радикально отличаются для галактик в ранней Вселенной», — заключают ученые.

ИИ: Это исследование демонстрирует, насколько процессы формирования пыли в ранней Вселенной отличались от современных. Открытие таких аномально низких соотношений пыли к газу в металлобогатых галактиках заставляет пересмотреть наши представления о химической эволюции галактик в первые миллиарды лет после Большого взрыва.