Рекордно вращающаяся галактика бросает вызов теориям космической эволюции

Астрономы обнаружили самую раннюю из когда-либо наблюдавшихся сильно вращающихся галактик, которая является хорошо организованной, а не хаотичной, что ставит под сомнение теории космической эволюции. Исследование было принято к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Самая далекая и, следовательно, самая ранняя из когда-либо обнаруженных вращающихся дисковых галактик удивила астрономов и может бросить вызов нашим теориям эволюции галактик. Она не только, по-видимому, существует слишком рано в космосе, чтобы сильно вращаться, галактика также показывает намеки на спиральные рукава, похожие на высокоразвитые «современные» галактики, такие как наш Млечный Путь.

Галактика, обозначенная как REBELS-25, видна такой, какой она была всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва, в то время, когда астрономы ожидают, что галактики будут маленькими и беспорядочными. Оправдывая свое название, эта мятежная галактика бросила вызов этой тенденции, выглядя упорядоченной, а не хаотичной.

REBELS-25 был обнаружен группой астрономов с помощью Большой Атакамской миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки (ALMA) — сети из 66 радиотелескопов, расположенных в районе пустыни Атакама на севере Чили.

«Согласно нашему пониманию формирования галактик, мы ожидаем, что большинство ранних галактик будут маленькими и беспорядочными на вид», — сказала соавтор исследования  Жаклин Ходж из Лейденского университета в Нидерландах.

Современные галактики, такие как Млечный Путь во Вселенной возрастом 13,8 миллиарда лет, за миллиарды лет приобрели отличительные формы и характеристики, такие как поразительные спиральные рукава.

В ранней Вселенной, до того, как это время для организации стало доступным, астрономы ожидают увидеть беспорядочные и комковатые галактики. Ожидается, что эти ранние галактики развили форму современных галактик в течение миллиардов лет, поскольку они участвовали в серии столкновений и слияний, развивая характеристики, такие как формы дисков и спиральные рукава, невероятно медленно.

Открытие REBELS-25, когда возраст Вселенной составлял всего 5% от ее нынешнего возраста, ставит эту временную шкалу под сомнение.

«Наблюдение галактики, столь похожей на наш Млечный Путь, в которой доминирует вращение, бросает вызов нашему пониманию того, как быстро галактики в ранней Вселенной эволюционируют в упорядоченные галактики современного космоса», — сказала соавтор исследования Люси Роуленд из Лейденского университета.

Когда астрономы впервые обнаружили REBELS-25 с помощью ALMA, галактика уже считалась интересной, поскольку она демонстрировала признаки вращения. Однако это первоначальное исследование не имело достаточно высокого разрешения, чтобы подтвердить, что это действительно самая далекая, сильно вращающаяся галактика, когда-либо замеченная.

Чтобы точнее раскрыть структуру и движение этой ранней галактики, команда продолжила ее изучение с помощью ALMA, но на этот раз с более высоким разрешением. Это показало, что газ в REBELS-25 движется как к Земле, так и от нее. Это возможно из-за явления, называемого синим смещением и красным смещением.

Когда источник света движется к Земле, длина волны этого света сжимается. Это «смещает» свет в сторону коротковолнового «синего конца» электромагнитного спектра. Таким образом, источник света, движущийся к нам, «смещается в синюю сторону». С другой стороны, если источник света движется от нас, длина волны излучаемого им света растягивается, сдвигая его в сторону «красного конца» электромагнитного спектра.

Новое исследование подтвердило, что REBELS-25 — это рекордная галактика, самая ранняя и самая далекая, сильно вращающаяся галактика из когда-либо наблюдавшихся.

«ALMA — единственный существующий телескоп, обладающий необходимой чувствительностью и разрешением, чтобы достичь этого», — говорится в заявлении соавтора исследования Ренске Смита из Ливерпульского университета имени Джона Мурса в Англии.

REBELS-25, похоже, таит в себе и другие сюрпризы, которые еще предстоит полностью раскрыть. Например, ранняя галактика, по-видимому, имеет характеристики, схожие с характеристиками Млечного Пути возрастом около 13,6 миллиардов лет. К ним относятся вытянутая «центральная полоса» звезд с намеками на то, что у нее могут быть даже спиральные рукава. Это привело бы к тому, что REBELS-25 побила бы еще один рекорд как самая далекая и самая ранняя спиральная галактика из когда-либо наблюдавшихся. Текущий рекордсмен — cheers-2112, обнаруженная космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), когда Вселенной было около 2,1 миллиарда лет.

«Обнаружение дополнительных доказательств более развитых структур было бы захватывающим открытием, поскольку это была бы самая далекая галактика с такими структурами, наблюдаемыми на сегодняшний день», — заключила Роуленд.