Використовуючи дані космічного телескопа імені Джеймса Вебба (JWST), міжнародна команда вчених дослідила понад 250 галактик, які існували в ранньому Всесвіті — у проміжку між 800 мільйонами та 1,5 мільярдами років після Великого вибуху. Як зазначають автори, це дослідження дало змогу вперше побачити, наскільки “неспокійними” були галактики “в молодості” Всесвіту, передає LiveScience.
“Основна частина галактик у той час переживала бурхливий етап свого розвитку”, — пояснила провідна авторка роботи Лола Данхайве, докторантка Інституту космології Кавлі Кембридзького університету.
На відміну від попередніх робіт, які зосереджувалися на масивних і впорядкованих галактиках, команда Данхайве дослідила менш масивні структури та виявила у них явище, яке назвали “хаотичною кінематикою”. Ці галактики не були стабільними обертовими дисками, подібними до Чумацького Шляху, а демонстрували високий рівень турбулентності.
“Ми бачимо, що турбулентність у цих молодих галактиках спричинена великою кількістю газу, який підживлює інтенсивне зореутворення та викликає гравітаційні нестабільності”, — зазначила Данхайве.
Завдяки спостереженням JWST науковці змогли простежити, як ці хаотичні структури поступово еволюціонували у більш впорядковані системи, які спостерігаються у зрілому Всесвіті сьогодні. Результати опубліковані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“На ранніх етапах галактики проходять турбулентну фазу, де потужні сплески зореутворення та надлишок газу порушують упорядковані рухи. Пізніше, коли маса зростає, галактики стабілізуються”, — пояснила дослідниця.
Такі стабільні системи, як наш Чумацький Шлях, сформувалися лише протягом останніх кількох мільярдів років, коли запаси газу скоротилися, а процес зореутворення став спокійнішим. Менша кількість вільного газу дозволяє галактикам еволюціонувати більш передбачувано та плавно.
Дослідження змогли провести завдяки унікальним інфрачервоним можливостям JWST, який розташований у стабільній гравітаційній точці далеко від Землі та Місяця. Телескоп дає змогу бачити найдавніші об’єкти у Всесвіті, недоступні іншим обсерваторіям.
За словами Данхайве, спостереження у поєднанні з комп’ютерними симуляціями допомагають ученим краще зрозуміти “вибухові” процеси зореутворення та роль газу у формуванні галактичних дисків: “Наша робота відкриває нове вікно у вивчення динаміки раннього Всесвіту”.
Команда планує продовжити дослідження, зосередившись на тому, як газ надходить і виходить із галактик, а також як він збагачується хімічними елементами. Вчені припускають, що газ, який надходить до галактик, має бути “чистішим”, а той, що витікає, — більш насиченим хімічними сполуками, сформованими у зорях.
“Вивчення руху газу дозволить зрозуміти, чому деякі галактики обертаються швидше за інші. Завдяки дивовижним можливостям JWST можна відкрити набагато більше, і ми з нетерпінням чекаємо на дослідження багатьох інших аспектів раннього формування галактик”, — підсумувала Данхайве.
У статті “Галактичний канібалізм: як Чумацький Шлях поглинав сусідні галактики” Віктор Конєв поговорив із галактичною археологинею Мариною Іщенко. Вона пояснила, що завдяки реконструкції орбіт зірок за допомогою суперкомп’ютерів, вчені відтворюють історію нашої Галактики, яка є досить правдивою, хоча наразі відомий лише “перший розділ” її біографії. Процес “галактичного канібалізму” триває і зараз: Чумацький Шлях поглинає галактику Сагіттаріус, а через 4 мільярди років очікується зіткнення з набагато більшою галактикою Андромедою.