Формирование галактик во Вселенной происходит по довольно простому пути. Сразу после рождения галактика невелика, одна за другой в ней зажигаются звезды, она разрастается, становясь огромной, как наш Млечный Путь. Вроде бы все просто.
Но этому вполне логичному сценарию не следуют эллиптические галактики — гигантские сферические скопления звезд без четкой структуры. Проследить за их развитием взялись европейские астрофизики. Об их исследовании рассказал издаваемый Еврокомиссией журнал Horizon: The EU Research & Innovation Magazine.
Галактики — истоки всего во Вселенной, уверен космолог из Института Нильса Бора в Дании Суне Тофт. «Понимание подробных сценариев формирования — единственный способ понять начало Вселенной и то, откуда мы пришли», — объяснил он.
Идея ученого заключается в том, чтобы заглянуть как можно глубже в прошлое, изучая галактики, расположенные в миллиардах световых лет от нас. С 2015 по 2021 год в рамках проекта ConTExt он провел наблюдение за некоторыми из самых старых возможных эллиптических галактик, существовавших в первые два миллиарда лет истории Вселенной.
«Но чем дальше мы смотрели, тем больше они выглядели старыми и мертвыми. В них практически нет звездообразования», — признался Тофт.
Он выдвинул гипотезу вспышки звездообразования, в соответствии с которой эти галактики пережили короткий период, когда из плотных облаков пыли и газа рождалось много массивных звезд, а затем этот процесс прекратился.
С помощью комплекса радиотелескопов Atacama Large Millimeter Array в Чили, а также космических обсерваторий «Хаббл» и «Спитцер» удалось найти множество плотных и компактных объектов, похожих на ядра эллиптических галактик, которые мы видим сегодня. Их ранний рост обусловлен, вероятно, слияниями галактик, которые привели к образованию звезд.
«У вас есть две крупные галактики, которые сталкиваются друг с другом, и газ сжимается в центре этого столкновения — это то, что нужно для очень высоких темпов звездообразования», — сказал исследователь.
Почему же затухло это звездообразование? Ответ на этот вопрос есть у Сирио Белли, астронома из Болонского университета в Италии.
В ядре почти каждой галактики, включая нашу, есть сверхмассивная черная дыра в миллионы или миллиарды раз тяжелее Солнца. Она управляет эволюцией системы, в которую входит.
В апреле 2024 года Белли нашел с помощью «Джеймса Уэбба» большую галактику, в которой в тот момент останавливалось звездообразование (стадия гашения). «Она просто перестала формировать звезды. В то же время мы обнаружили сильный ветер, исходящий из галактики. Мы думаем, что это связано со сверхмассивной черной дырой в центре галактики», — поделился ученый.
Его идея состоит в том, что черная дыра стала настолько активной, что «вытолкнула газ из галактики»: «Так что у вас нет газа для формирования новых звезд — это как автомобиль, у которого закончилось топливо».
Пока неясно, что сделало черную дыру такой активной. Одно из предположений — она попросту переполнилась.
«Мы думаем, что как только галактика достигает определенной массы, 100 миллиардов солнечных масс, они в конечном итоге все гаснут. Мы не видим ни одной массивной галактики в сегодняшней Вселенной, которая все еще формировала бы звезды», — заметил Белли.
В Чили строится Европейский сверхбольшой телескоп, на который исследователи возлагают большие надежды — с его помощью они хотят заглянуть прямо внутрь этих загадочных галактик.
Определение механизма процесса гашения будет иметь решающее значение для разгадки загадки гибели галактик — вопроса, который продолжает озадачивать ученых.
«Как можно перейти от формирования тысяч солнечных масс в год к нулю? Если мы хотим доказать, что за это ответственны черные дыры, нам нужно найти галактики прямо в процессе гашения», — резюмировал Тофт.
И тогда станет ясным, как устроен космос, каким мы его видим сегодня.