Наблюдения шести древних «потухших» галактик, которые сформировались в первые три миллиарда лет после Большого взрыва, показали, что они содержат крайне мало холодного газа, необходимого для поддержания звездообразования. Это противоречит современным представлениям о ранней Вселенной, согласно которым «топлива» для создания новых звезд было в ней в изобилии. Результаты исследования представлены в журнале Nature.
«Самые массивные галактики в ранней Вселенной развивались быстро и яростно, создавая звезды за удивительно короткий промежуток времени, но затем по каким-то причинам останавливали свой рост. Первоначально мы полагали, что они затухали из-за возникновения в них процессов, препятствующих продолжению активного звездообразования, однако, как оказалось, наблюдаемые галактики практически полностью лишены необходимого для него холодного газа, который остался лишь в небольшом количестве в их центральных областях», – рассказывают авторы исследования.
Изображение одной из массивных древних галактик, искаженное и усиленное скоплением MACSJ 0138. Оранжево-красное пятно указывает на содержание холодной пыли в ней, которое дает представление о количестве холодного газа. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO), STScI, K. Whitaker et al
Шесть целей для проведения подробного исследования были выбраны из проекта REQUIEM – обзора древних галактик, свет от которых усилен за счет эффекта гравитационного линзирования. Это позволяет наблюдать их с более высоким пространственным разрешением, что, в свою очередь, дает четкое представление о протекающих в них процессах.
«Если в галактике не образуется много новых звезд, она очень быстро тускнеет, поэтому невозможно детально изучить ее с помощью любого отдельного инструмента, а REQUIEM решает эту проблему. Гравитационное линзирование в сочетании с разрешающей способностью и чувствительностью космического телескопа «Hubble», который предоставляет информацию о популяции звезд в древних галактиках, и массива радиотелескопов ALMA, отображающего распределение холодной пыли, позволили нам раскрыть истинную причину их смерти», – пояснили авторы исследования.
Несколько антенн массива радиотелескопов ALMA в Чили. Credit: ESO/C. Malin
На данный момент у астрономов нет ответа на вопрос, почему массивные галактики в ранней Вселенной практически полностью лишались холодного газа. Возможное объяснение этому заключается в том, что в течение первых нескольких миллиардов лет своего существования они либо сжигали все запасы топлива, либо выбрасывали их в межгалактическую сред. При этом, что-то физически блокировало поступление холодного газа извне.
«Следующий шаг – выяснить, насколько плотно упакован оставшийся газ в этих потухших галактиках и почему он остался только в их центрах», – заключили авторы исследования.