На ALMA открыт самый далекий двойник Млечного Пути

Изображение галактики имеет вид "кольца Эйнштейна"

При помощи Атакамской Большой миллиметровой / субмиллиметровой антенной решетки ALMA (которую ESO эксплуатирует на партнерских началах) астрономы обнаружили очень далекую и поэтому очень молодую галактику, которая неожиданно выглядит очень похожей на наш Млечный Путь. Свет шел к нам от этой галактики более 12 миллиардов лет и мы видим ее такой, какой она была, когда Вселенной было всего 1.4 миллиардов лет. Галактика выглядит неожиданно упорядоченной – это противоречит устоявшемуся мнению, что в ранней Вселенной все галактики были турбулентными и неустойчивыми. Нежданное открытие требует пересмотра наших представлений о формировании галактик и позволяет по-новому взглянуть на прошлое Вселенной.

“Это настоящий прорыв в наших взглядах на образование галактик – наши результаты показывают, что структуры, подобные тем, которые мы наблюдаем в близлежащих спиральных галактиках и в нашем Млечном Пути уже существовали 12 миллиардов лет назад”, — говорит Франческа Риццо (Francesca Rizzo), докторант Института астрофизики Макса Планка в Германии, руководившая работой, результаты которой публикуются сегодня в Nature. Хотя у изучавшейся астрономами галактики SPT0418-47, по-видимому, нет спиральных рукавов, она обладает по крайней мере двумя свойствами, типичными для Млечного Пути: вращающимся диском и балджем, большим облаком звезд, плотно окружающем со всех сторон галактический центр. Впервые балдж наблюдается у галактики на столь раннем этапе истории Вселенной. Это и делает SPT0418-47 самым дальним двойником Млечного Пути.

“Для нас было большой неожиданностью, что эта галактика так похожа на те, что нас окружают – это идет вразрез со всеми нашими представлениями, основанными на моделях и более ранних, хотя и менее детальных наблюдениях”, — говорит соавтор работы Филиппо Фратернали (Filippo Fraternali) из Каптейновского Астрономического института при Гронингенском университете в Нидерландах. В ранней Вселенной молодые галактики еще только формировались. Поэтому исследователи предполагали, что они должны иметь хаотическое строение, лишенное отчетливых структурных особенностей, типичных для более зрелых галактик типа Млечного Пути.

Изучение удаленных галактик, таких, как SPT0418-47, имеет огромное значение для нашего понимания процессов формирования и развития галактик. Эта галактика находится очень далеко – мы видим ее в момент, когда возраст Вселенной составлял всего 10% от современного. Ведь свет от нее шел до Земли 12 миллиардов лет. Исследуя ее, мы заглядываем в эпоху, когда новорожденные галактики еще только начинали свою эволюцию.

На таких огромных расстояниях детальные наблюдения галактик даже с самыми мощными телескопами почти невозможны – эти объекты слишком слабые и имеют слишком малые угловые размеры. Группа, выполнившая данную работу, преодолела эту трудность, воспользовавшись одной из близких к нам галактик как сильным увеличительным стеклом. Этот эффект, известный под названием гравитационного линзирования, позволил ALMA заглянуть в далекое прошлое и увидеть его в беспрецедентных подробностях. Суть эффекта в том, что гравитационное притяжение близкой галактики деформирует и изгибает лучи света от далекой галактики, и в результате мы получаем искаженное и увеличенное изображение последней.

Благодаря почти точному расположению линзирующей и далекой галактики на одном луче зрения, линзируемая далекая галактика выглядит почти идеальным световым кольцом вокруг близкой к нам галактики-линзы. Из полученных на ALMA данных, применив новую технику машинного моделирования, исследователи восстановили истинную форму далекой галактики и измерили параметры движения газа в ней . “Когда я в первый раз увидела восстановленное изображение SPT0418-47, я не могла поверить своим глазам: передо мной открылась настоящая сокровищница”, — говорит Риццо.

“То, что мы увидели, было довольно загадочно: нeсмотря на высокий темп звездообразования и связанные с этим высокоэнергетические процессы, галактический диск SPT0418-47 оказался самым упорядоченным из всех, когда-либо наблюдавшихся в ранней Вселенной”, — констатирует соавтор работы Симона Вегетти (Simona Vegetti), тоже из Института астрофизики Макса Планка. “Это неожиданный результат, имеющий большое значение для понимания эволюции галактик." Астрономы, однако, отмечают, что хотя SPT0418-47 имеет диск и другие черты сходства со спиральными галактиками, окружающими нас, все же следует ожидать, что в процессе развития эта галактика станет совсем непохожей на Млечный Путь и присоединится к классу эллиптических – наряду с спиральными, это еще один многочисленный тип галактик, населяющих сейчас Вселенную.

Неожиданное открытие свидетельствует о том, что ранняя Вселенная, возможно, не столь хаотична, как считалось. Возникает много вопросов по поводу того, как через такое непродолжительное время после Большого Взрыва смогла сформироваться настолько упорядоченная галактика. Нынешняя находка, сделанная на ALMA, перекликается с ранее сделанным и объявленным в мае открытием массивного вращающегося диска на подобном расстоянии. Благодаря линзированию, у SPT0418-47 видны более мелкие детали, а вдобавок к диску еще и балдж, что еще больше сближает эту галактику с Млечным Путем в его современном состоянии.

Будущие исследования, в том числе те, что будут выполнены на Чрезвычайно Большом телескопе ESO, должны привести к решению вопроса о том, насколько типичными на деле являются такие «новорожденные» дисковые галактики и действительно ли они в целом менее хаотичны, чем предсказывалось. Эти работы откроют для астрономов новые горизонты и в конце концов приведут к пониманию закономерностей развития галактик.