У ранньому Всесвіті існували два на перший погляд несумісні типи галактик. Одні — це яскраві «пилові фабрики зір», які народжували нові світи з неймовірною швидкістю. Інші — масивні, але «мертві» галактики, які майже повністю припинили формування зір уже в перші кілька мільярдів років після Великого вибуху.
Проблема в тому, що моделі Всесвіту довгий час не могли пояснити, як ці дві популяції можуть існувати одночасно. Якщо налаштовували симуляції так, щоб відтворити пилові галактики з активним зореутворенням, зникали «згаслі гіганти». Якщо ж підганяли моделі під масивні «мертві» галактики — зникали яскраві об’єкти з активним народженням зір. Але спостереження, особливо з телескопа James Webb, показують: у молодому Всесвіті були й ті, й інші.
Нове дослідження, проведене під керівництвом Пабло Арайя-Арайя з Інституту астрономії Університету Сан-Паулу, пропонує просте, але потужне пояснення: ці два типи галактик насправді можуть бути різними стадіями одного й того самого процесу.
Дві сторони однієї еволюції
Дослідники проаналізували дві групи об’єктів:
- масивні «згаслі» галактики, які майже не формують нових зір;
- пилові галактики зі спалахами зореутворення, де зірки народжуються у темпі, що може перевищувати Чумацький Шлях у сотні разів.
На перший погляд — це різні «світи». Але симуляція, що відтворює еволюцію галактик у ранньому Всесвіті, показала несподіваний зв’язок.
Коли вчені «перемотали» історію масивних спокійних галактик назад у часі, з’ясувалося: від 86% до 96% з них у минулому були саме тими самими яскравими пиловими фабриками зір. Інакше кажучи, майже кожна «мертва» галактика колись жила надзвичайно активним життям.
Ключовий момент — перше зіткнення
Вирішальним фактором виявився не розмір галактики і не кількість газу, а час першого великого зіткнення. У моделі галактики, які рано пережили потужне зіткнення з іншою системою подібного розміру, проходили драматичну трансформацію:
- у центрі різко спалахувало зореутворення;
- у надмасивну чорну діру починала активно падати речовина;
- чорна діра стрімко зростала.
Але далі починався ефект «гальмування». Енергія, яку випромінювала активна чорна діра, нагрівала навколишній газ і не дозволяла йому охолоджуватися. А без холодного газу — немає нових зір. У результаті галактика фактично «вимикалася» менш ніж за мільярд років.
Чому інші галактики залишаються активними
Не всі пилові галактики проходять такий сценарій. Більшість формує зірки поступово, без ранніх катастрофічних зіткнень. Їхні злиття з іншими галактиками відбуваються пізніше і не запускають настільки швидкого «вигорання».
Такі системи довше залишаються яскравими, повільно витрачаючи газ і поступово згасаючи лише з часом. Симуляція показала чітку закономірність: чим раніше відбувається велике зіткнення, тим швидше галактика «вигорає» і перетворюється на спокійний масивний об’єкт.
Єдина історія замість двох різних
Головний висновок дослідження полягає в тому, що пилові зоряні фабрики та «мертві» галактики не є окремими класами об’єктів. Це — одна еволюційна лінія, де вирішальну роль відіграє момент першого великого злиття і поведінка чорної діри після нього.
Таким чином, замість двох загадок космологія отримує одну узгоджену історію: яскраві, пилові галактики — це «молодість», а масивні спокійні — їхня «старість».
Попри успіх моделі, вона ще не ідеальна. Симуляції поки що відтворюють менше пилових галактик, ніж спостерігається у реальному Всесвіті. Це означає, що деякі процеси все ще залишаються не до кінця зрозумілими.
Вирішити цю проблему допоможуть нові спостереження та майбутні телескопи, зокрема Гігантський Магелланів телескоп, який дозволить бачити ранні галактики з безпрецедентною деталізацією. Його дані можуть остаточно підтвердити або спростувати ідею про те, що доля галактики визначається одним раннім і драматичним зіткненням.
Дослідження, опубліковане в журналі Astronomy & Astrophysics, додає важливий фрагмент до великої космічної головоломки: можливо, Всесвіт набагато більш «послідовний», ніж здається — просто його історії розтягнуті на мільярди років.
Джерело: portaltele.com.ua