Новые данные о происхождении сверхдиффузных галактик
AstroNews.ru - 05 Ноября 2021 22:17:17
Сверхдиффузные галактики имеют очень низкие светимости, содержат относительно мало звезд и отличаются низкой звездообразовательной активностью, по сравнению с обычными галактиками близких размеров. Обычно обнаруживаемые в составе скоплений галактик, сверхдиффузные галактики демонстрируют разнообразие размеров и форм, многие из них являются округлыми и гладкими, как карликовые эллиптические галактики, в то время как другие имеют искаженные формы, обусловленные перенесенными ранее событиями приливного разрыва; в некоторых из галактик общая масса материала может достигать ста миллиардов масс Солнца. Вдобавок к тому, что изучение галактик представляет самостоятельный научный интерес, они привлекают внимание астрономов, поскольку их диффузные структуры помогают при построении моделей гало темной материи – таинственной субстанции, предположительно, окружающей галактики, воздействующей на них гравитационно и предотвращающей галактики от разрушительного расширения в космос.
Происхождение и эволюция сверхдиффузных галактик изучены слабо. Иногда эти галактики напоминают карликовые эллиптические галактики – небольшие, тусклые эллиптические галактики, которые, возможно, сформировались рано в космической истории, но (в отличие от галактик других типов) не испытывали слияний с другими галактиками – что указывает на первичность материала сверхдиффузных галактик. На ранних этапах формирования звезд во Вселенной сверхновые могли обусловить раздувание галактик от карликовых размеров до размеров обычных галактик с одновременным снижением скорости звездообразования (некоторые ученые называют сверхдиффузные галактики «неудавшимися галактиками»), однако и приливные взаимодействия могли играть схожую роль, а кроме того, астрономы не исключают и гипотезу об определяющей роли исходных свойств таких галактик. В новом исследовании астрономы из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра во главе с Кириллом Гришиным, используя инструмент Binospec обсерватории MMT, штат Аризона, США, наблюдали ряд сверхдиффузных галактик, расположенных в галактических скоплениях Волос Вероники и Абель 2147. Они выбрали 11 диффузных источников низкой светимости, отличающихся низкой скоростью звездообразования и сравнительно молодыми звездами – средний возраст светил в этой галактике составлял 1,5 миллиарда лет. Каждая из наблюдаемых галактик недавно испытала столкновение с другой галактикой, на что в каждом случае указывали «приливные хвосты» со следами недавнего интенсивного звездообразования.
Подробные оптические спектры этих галактик, уже прошедших ранее этап всплеска звездообразования, позволили астрономам смоделировать историю формирования звезд для каждого объекта и их кинематику. Эти спектры показали наличие вращающихся звездных дисков, которые содержали, согласно расчетам, до 95 процентов темной материи. Ученые предложили сценарий, в котором эти галактики сформировались и стали «колыбелями» для новых звезд примерно 12 миллиардов лет назад. Тогда, в период между 200 миллионами лет и одним миллиардом лет после Большого взрыва, вспышки звездообразования, которые были вызваны лобовым давлением, создаваемым в результате столкновений с другими галактиками, приводили к постепенному подавлению звездообразования в галактиках. Все 11 объектов, по-видимому, сформировались по одинаковой схеме. Тот факт, что размер изучаемого набора галактик являлся статистически значимым, по крайней мере для скоплений галактик тех размеров, которые были рассмотрены в этом исследовании, позволил команде сделать вывод, что процессы, протекающие в результате воздействия лобового давления, приводили к раздуванию галактик и превращению их в конечном счете в сверхдиффузные галактики, и что примерно половина от числа всех сверхдиффузных галактик сформировалась в результате аналогичных процессов приливного обдирания.
Исследование представлено в журнале Nature Astronomy.