Защо тази галактика изглежда по -стара от годините си?

Лилав размит център с околен син ореолов газ на черен фон.

Галактиката БЕЗ 073.1, разположена на 12 милиарда светлинни години от нас и образувана, когато Вселената е била само на 10% от сегашната си възраст, има не само голяма издутина, но и въртящ се диск, противоречащ на общоприетото разбиране за образуването на галактики. Това изображение, наблюдавано сТелескоп ALMA, е невероятно подробно за такова разстояние. Изображение чрез Federico Lelli et al./UBC.


Астрономите са открили силно изненадваща галактика от ранната Вселена, която изглежда по-зряла, отколкото би трябвало за възрастта си. Теобявенотози резултат на 11 февруари 2021 г. посочва, че галактиката ALESS 073.1 се намира на около 12 милиардасветлинни годинидалеч. Това означава, че виждаме тази галактика такава, каквато е била, когато Вселената е била само на 1,2 милиарда години, или 10% от сегашната й възраст. По това време, според теориите на астрономите, тази галактика ще бъде разглежданамлад. Тя трябва да бъде неоформена от относителността. Но ПОСЕЩЕ 073.1 вече има голям вътрешенизпъкналост, въртящ седиски потенциалспирални рамена. Как придоби тези характеристики - всички признаци на относителна зрялост - на толкова ранна възраст?

Изучаването на тази галактика бешепубликуванитози месец врецензиранвестникНаука.


Наблюдения с помощта наТелескоп ALMAпоказват, че ALESS 073.1 вече има всички функции, които бихме очаквали от зряла галактика, което предизвиква сегашното ни разбиране за това как се образуват галактиките. Това кара астрономите да се чудят как е нараснал толкова бързо, в сравнение с това, което бихме очаквали толкова близо до началото на Вселената. Имайте предвид, че по -удобно, колкото по -далече гледате, толкова по -назад във времето изглеждате (като машина на времето). Така че галактика, наблюдавана на това разстояние, също автоматично ни показва как е изглеждала толкова отдавна, а не как би изглеждала сега.

Водещият автор на доклада, д -р Федерико Лели, който е провел изследването, докато е в Училището по физика и астрономия на университета в Кардиф (сега е в Астрофизичната обсерватория Арчетри във Флоренция), каза:

Открихме, че масивна издутина, обикновен въртящ се диск и евентуално спираловидни рамена вече са били на място в тази галактика, когато Вселената е била едва 10% от сегашната си възраст, С други думи, тази галактика прилича на възрастен, но трябва бъди само малко дете. Това се противопоставя на разбирането ни за образуването на галактики.

Брадат мъж с очила, който държи небесен глобус, пред стенописа на галактиката Андромеда.

Федерико Лели е водещ автор на статията, която открива, че галактиката на ранната Вселена е много по -развита от очакваното. Изображение чрезlellifederico.com.




Смята се, че галактиките в много ранната вселена преминават през масивно звездно образуване и в тях се случват бурно бурни неща. Това би ги накарало да изглеждат хаотични, без особена структура и особено не с добре организирани спираловидни рамена. След това с течение на милиарди години нещата щяха да се успокоят и галактиките вече няма да са толкова динамично насилствени, а да се превърнат в по -стабилни същества с разпознаваемите форми и структури, които виждаме в днешните галактики.

Вътрешната издатина на галактиката (наподобяваща жълтъка на пържено яйце) съдържа предимно стари звезди и няма много ново образуване на звезди. Досега вярвахме, че издутините се образуват бавно, тъй като по -малките галактики идват от по -голяма галактика и се сливат с нея, и чрез вътрешни процеси в самата галактика с течение на времето и стареене на звездите. (Много по -стари галактики нямат дискове, но са се развилиелиптични галактики, състоящ се главно само от издутина.)

Спирална галактика, показана като ярка централна светлина и заобикалящи спирални рамена, с придружаваща неправилна (ярка светлина) галактика от лявата страна.

Спирална галактика M51, пример за дискова галактика с централна издатина и спираловидни рамена, наложени върху заобикалящия я диск. Изображение чрез К. Роуд/ М. Йънг/ NOAO/NOIRlab.

С други думи, според нашето разбиране, млада галактика не трябва да има голяма издутина и правилен диск още дълго време. Но НЯМА 073.1 има и двете, като около половината от всичките му звезди са в изпъкналост и може би дори спираловидни рамена, разположени върху неочаквания му диск.


Това означава, че образуването на галактика може да бъде много по -бърз процес, отколкото се смяташе досега, и че огромна издутина може да се образува много по -бързо, отколкото се предполага.

Сега, как можем да видим, че ALESS 073.1 има диск, може да попитате, само като разгледате изображенията в тази статия?

Петна, червени от едната страна и сини от другата, на черен фон.

Така наречената „ротационна карта“ на ALESS 073.1. Цветовете показват как се движи газът на галактиката. Червената област показвачервено изместенгаз, тоест газ, отдалечаващ се от нас, а синята област е газ, движещ се към нас, което означава, че галактиката се върти. Изображение чрез Federico Lelli et al./UBC.

Когато мислим за изображения, които се връщат много назад в пространството и времето, ние често мислим за изображения като дълбоките полета на Хъбъл, наблюдавани в оптична и инфрачервена светлина. Но тези изображения бяха наблюдавани сДУША, съкращение от Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, който се намира в Андите в Северна Чили. ALMA гледа в микровълновата област наелектромагнитен спектър, между радио и инфрачервена връзка, тоест при по -дълги дължини на вълните от оптичната светлина. Това е полезно, тъй като различните видове телескопи могат да разберат различни неща за това, което наблюдават. Например, можете да измерите как газътсе движив галактиките с този тип телескопи. Така че тези астрономи измерват движението на газ и прах в галактиката, за да намерят въртящия се диск и след това моделират разпределението на масата в галактиката, за да измерват масивната звездна издутина.


Ако погледнете изображението по -горе, едната страна е червена, а другата е синя. Това не са действителните цветове, а представяне на това как се върти галактиката: червената област показва газ, чиято емисия ечервено изместен, което означава, че се отдалечава от нас, а синята област показва газ, който е изместен със синьо (същото явление като червеното отместване, но в другата посока), което означава, че се движи към нас. При такова движение, можем да видим, че галактиката се върти. И когато има въртене, физиката ни казва, че ще има и диск.

Антени от тип чинии, втренчени в осеяно със звезди небе.

Телескопът ALMA в чилийските Анди беше използван за измерване на движението на газ в галактиката ALESS 073.1 и установи, че е по -еволюирал, отколкото би трябвало да бъде. Този телескоп се състои от 66 антени с антена, повечето от които с диаметър 12 метра (40 фута) и наблюдава в милиметровата и субмилиметровата част наелектромагнитен спектър. Изображение чрезНАПО.

Това обаче не е първото проучване, показващо, че първичните галактики са по -зрели, отколкото се смята. Миналия октомври, друг проект на ALMA, нареченALPINE, потвърди тази идея. Астрономите, участващи в това изследване, всъщност търсеха нещо различно; ранен скок на растежа на Вселената в галактиките. Те бяха еднакво изненадани, когато откриха, че цели 20% от 118 -те галактики, които са изследвали, са много по -зрели от очакваното!

две области от жълти и червени петна на черен фон.

Това са две галактики, в които жълтият цвят показва наличието на много повече прах, отколкото се очаква, а червеният газ разкрива образуването и движението на звезди. Тези наблюдения дават повече доказателства, че галактиките са се образували по -рано, отколкото се смяташе досега. Изображение чрез екипа на ALPINE/ДУША.

В този случай заключението идва чрез измерване на наличието на много повече прах и тежки елементи, отколкото се очаква в тези галактики. Виждате ли, прахът и тежките елементи (атоми, по -тежки от водород и хелий) не се появяват до края на живота на звездите, където се образуват. В тази ранна възраст вселената все още не е имала достатъчно време за изграждане на толкова много звезди, така че наоколо не трябва да има толкова много прах и тежки елементи! И все пак имаше, показващо, че галактиките са по -зрели, отколкото си мислехме.

Това видео обяснява констатациите на екипа на ALPINE:

В крайна сметка: Астрономите са наблюдавали галактики в ранната Вселена, когато Вселената е била само 10% от сегашната си възраст, които са далеч по -еволюирали от очакваното. Това коренно променя сегашното ни разбиране за образуването на галактики и показва, че галактиките се развиват много по -бързо, отколкото се смяташе досега.

Източник: Масивна звездна издутина в редовно въртяща се галактика 1,2 милиарда години след Големия взрив

Чрез Университета на Британска Колумбия

Лунният календар на EarthSky показва фазата на луната за всеки ден през 2021 г. Поръчайте своя, преди да си отидат!