Неожиданное открытие, о результатах которого сообщает статья в научном издании Nature, совершила международная группа исследователей, ведущая наблюдения объектов ранней Вселенной с помощью системы радиотелескопов ALMA. Анализ снимка одной из чрезвычайно далеких галактик выявил ее необычно правильную форму, характерную для современных галактик типа Млечного Пути. Это означает, что уже на ранних стадиях существования Вселенной крупная галактика могла проэволюционировать до возникновения упорядоченной структуры.
В гравитационной линзе
Галактика, получившая наименование SPT0418-47, расположена на огромном удалении: снимок, полученный с помощью ALMA, зафиксировал ее свет, испущенный свыше 12 миллиардов лет назад. Подробные исследования формы и строения столь далеких объектов сопряжены с большими трудностями, так как слабый блеск и малые угловые размеры не позволяют получить детальный снимок.
Однако в данном случае на помощь астрономам пришла сама природа: другая массивная галактика, расположенная гораздо ближе к нам, оказалась точно на луче зрения, соединяющем наблюдателя и SPT0418-47. Она сыграла роль гравитационной линзы, искривляя лучи света от очень далекого объекта и деформируя его изображение.
Подобные снимки всегда радуют астрономов, поскольку предоставляют в их распоряжение увеличенное изображение удаленного космического феномена. Истинная форма галактики восстанавливается с помощью специальных методов компьютерного моделирования.
Портрет галактики в подробностях
Комплекс ALMA, расположенный в высокогорьях пустыни Атакама на территории Чили, использует несколько десятков антенн, действующих как радиоинтерферометр. Этот метод позволяет получать снимки чрезвычайно высокого разрешения, поэтому изображение галактики, находящейся на очень большом расстоянии, представляет для ученых большую ценность.
На снимке ALMA далекая SPT0418-47 выглядит практически безупречным кольцом. Новая методика моделирования, примененная для обработки этого изображения, позволила не только восстановить истинные очертания галактики, но и установить характер движения вещества в ней. Полученный путем компьютерных вычислений результат стал настоящей неожиданностью.
Загадочный близнец
Оказалось, что галактика имеет удивительно правильную форму. Астрономы сразу обратили внимание на то, что она аналогична форме Млечного Пути и других типичных спиральных галактик, которые можно наблюдать на относительно небольших расстояниях.
Благодаря эффекту линзирования многие детали внешнего вида SPT0418-47 стали достаточно хорошо различимы. Звезды и газ в галактике собраны в упорядоченно вращающийся диск, в центре которого сформировался так называемый балдж – выступающая за плоскость диска выпуклая область, особенно плотно населенная звездами.
Однако сходство древней галактики с современным Млечным Путем не могло остаться неизменным на протяжении ее дальнейшей жизни. По мнению авторов работы, с течением времени SPT0418-47 должна развиться в эллиптическую галактику, у которой, в отличие от Млечного Пути, отсутствуют спиральные рукава.
Когда Вселенная была юной
SPT0418-47 предстает на снимке в том виде, в каком она пребывала, когда возраст Вселенной насчитывал всего около 1,4 миллиарда лет. И, вопреки ожиданиям исследователей, эта очень далекая галактика продемонстрировала, что отнюдь не является бесструктурным скоплением газа и звезд, а обладает сложным строением. Астроном Филиппо Фратернали из Университета Гронингена, принявший участие в исследовании, отметил, что ее сходство с современными галактиками, которые мы видим вблизи, противоречит сложившимся представлениям об эволюции этих важнейших компонентов Вселенной.
Существующие модели эволюции предполагают, что в ту отдаленную эпоху формирование галактик еще не дошло до стадии, когда в них образуется устойчивая регулярная структура. До сих пор считалось, что из-за бурных процессов рождения новых звезд все молодые галактики обладали хаотическим строением. Эта гипотеза подтверждалась наблюдательными данными, свидетельствовавшими о большом разнообразии форм и размеров ранних галактик. Однако прежние наблюдения не были столь детальными.
Новое открытие показывает, что эволюция галактик на ранних стадиях могла быть значительно более сложной, чем представлялось ранее. Теперь ученым предстоит выяснить, насколько типична обнаруженная необычная галактика для своей эпохи. Это можно будет сделать с помощью наблюдательных инструментов нового поколения, которые вступят в строй в ближайшие годы. Будущие исследования, без сомнения, принесут новые открытия и приподнимут завесу тайн над процессами рождения и развития галактик в молодой Вселенной.
