«Велике Колесо» галактики: астрономи відкрили космічного гіганта віком 12 мільярдів років

Глибокі спостереження за допомогою космічного телескопа імені Джеймса Вебба (JWST) виявили надзвичайно велику галактику в ранньому Всесвіті. Це космічний гігант, світло від якого подорожувало понад 12 мільярдів років, щоб досягти нас. Науковці назвали її «Велике Колесо», а результати дослідження опубліковано сьогодні у престижному науковому журналі «Nature Astronomy».

Ця гігантська дискова галактика існувала протягом перших двох мільярдів років після Великого Вибуху, що означає, що вона сформувалася, коли Всесвіту було лише 15% від його теперішнього віку. Це відкриття кидає виклик нашим уявленням про те, як формуються галактики.

Уявіть собі галактику, подібну до нашого Чумацького Шляху: плоску обертову структуру, що складається з зірок, газу та пилу, часто оточену великим ореолом невидимої темної матерії. Дискові галактики зазвичай мають чіткі спіральні рукави, що простягаються від щільної центральної області. Наш Чумацький Шлях є саме такою дисковою галактикою, яка характеризується красивими спіральними рукавами, що огортають її центр.

Вивчення дискових галактик, таких як Чумацький Шлях та новововідкрите «Велике Колесо», допомагає нам розкрити, як галактики формуються, ростуть і еволюціонують протягом мільярдів років. Ці дослідження особливо важливі, оскільки розуміння галактик, подібних до нашої власної, може надати глибші уявлення про космічну історію нашого галактичного дому.

Раніше вчені вважали, що галактичні диски формуються поступово протягом тривалого періоду: або через плавний потік газу в галактики з навколишнього простору, або шляхом злиття з меншими галактиками. Зазвичай швидкі злиття між галактиками порушують делікатні спіральні структури, перетворюючи їх на більш хаотичні форми. Однак «Велике Колесо» змогло швидко вирости до дивовижно великого розміру, не втрачаючи своєї характерної спіральної форми. Це кидає виклик давно усталеним ідеям про ріст гігантських галактик.

Детальні спостереження JWST показують, що «Велике Колесо» за розміром та швидкістю обертання можна порівняти з найбільшими «суперспіральними» галактиками в сучасному Всесвіті. Вона втричі більша за розміром, ніж порівнянні галактики тієї епохи, і є однією з найбільш масивних галактик, спостережених у ранньому космосі.

Фактично, швидкість її обертання ставить її в ряд галактик на верхньому кінці так званого співвідношення Таллі-Фішера — добре відомого зв'язку між зоряною масою галактики та швидкістю її обертання. Примітно, що навіть попри свій незвичайно великий розмір, «Велике Колесо» активно росте зі швидкістю, подібною до інших галактик того ж космічного віку.

Що робить це ще більш захоплюючим, так це середовище, в якому сформувалося «Велике Колесо». Вона розташована в незвичайно переповненій області космосу, де галактики щільно упаковані, в десять разів щільніше, ніж типові області Всесвіту. Це щільне середовище, ймовірно, створило ідеальні умови для швидкого росту галактики. Вона, напевно, пережила злиття, які були досить м'якими, щоб дозволити галактиці зберегти свою спіральну дискову форму.

Крім того, газ, що втікав у галактику, мав добре узгоджуватися з її обертанням, дозволяючи диску рости швидко без порушень. Отже, ідеальна комбінація факторів.

Виявлення галактики, подібної до «Великого Колеса», було неймовірно малоймовірним. За поточними моделями формування галактик, ми мали менше 2% шансів знайти це в нашому дослідженні. Тому наше відкриття було щасливим випадком, ймовірно, тому що ми спостерігали її в межах винятково щільної області, досить відмінної від типових космічних середовищ.

Окрім її загадкового формування, кінцева доля «Великого Колеса» є ще одним інтригуючим питанням. Враховуючи щільне середовище, майбутні злиття можуть значно змінити її структуру, потенційно перетворивши її на галактику, порівнянну за масою з найбільшими, які спостерігаються в близьких скупченнях, таких як скупчення Діви.

Відкриття «Великого Колеса» розкрило ще одну таємницю раннього Всесвіту, показуючи, що наші поточні моделі еволюції галактик все ще потребують уточнення. З більшою кількістю спостережень та відкриттів масивних ранніх галактик, подібних до «Великого Колеса», астрономи зможуть розкрити більше таємниць про те, як Всесвіт побудував структури, які ми бачимо сьогодні.