Массивная галактика, сформировавшаяся менее чем через 2 миллиарда лет после Большого взрыва, озадачила астрономов тем, что не демонстрирует никаких признаков вращения.

Астрономы с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружили необычную галактику из ранней Вселенной, в которой, судя по всему, отсутствует то, что ученые ожидали увидеть: вращение.

По мнению исследователей, галактики обычно начинают вращаться в процессе формирования под действием гравитации и потоков поступающего газа. Однако эта далёкая галактика, известная как XMM-VID1-2075, не демонстрирует признаков такого движения, что делает её открытие неожиданным.

Результаты исследования были опубликованы 4 мая в журнале Nature Astronomy. По словам ведущего автора исследования Бена Форреста, научного сотрудника кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Дейвисе, галактики без заметного вращения обычно появляются гораздо позже в истории Вселенной.

«В частности, эта галактика не демонстрирует никаких признаков вращения, что удивительно и очень интересно», — сказал Форрест.

Галактика ранней Вселенной бросает вызов ожиданиям

Согласно современным моделям формирования галактик, молодые галактики должны естественным образом вращаться по мере накопления материи. Однако за миллиарды лет повторяющиеся слияния галактик могут нарушить это движение или частично его погасить.

Считается, что этот процесс занимает очень много времени. Поэтому астрономы были удивлены, обнаружив галактику с такими характеристиками, когда Вселенной было меньше 2 миллиардов лет.

В близлежащих массивных галактиках иногда наблюдается слабо выраженное организованное вращение, а звезды движутся в разных случайных направлениях. Ученые обычно связывают такое поведение с тем, что галактики долгое время подвергались столкновениям и слияниям.

Массивная древняя галактика уже перестала формировать звезды

До использования телескопа «Джеймс Уэбб» Форрест и его коллеги из проекта MAGAZ3NE (Massive Ancient Galaxies at z>3 NEar-Infrared) уже наблюдали XMM-VID1-2075 с помощью обсерватории Кека на Гавайях.

Предыдущие наблюдения показали, что галактика уже тогда была огромной для своего времени и содержала в несколько раз больше звезд, чем Млечный Путь. Данные также свидетельствовали о том, что в галактике практически прекратилось формирование новых звезд.

«Предыдущие наблюдения в рамках проекта MAGAZ3NE подтвердили, что это была одна из самых массивных галактик в ранней Вселенной, в которой уже тогда было в несколько раз больше звезд, чем в нашем Млечном Пути, а также то, что в ней больше не формировались новые звезды, что делало ее привлекательной целью для последующих наблюдений», — сказал Форрест.

Джеймс Уэбб измеряет движение галактик

Позже исследовательская группа использовала космический телескоп «Джеймс Уэбб» для более детального изучения галактики XMM-VID1-2075 и двух других галактик примерно того же периода. «Джеймс Уэбб» позволил астрономам измерить скорость движения вещества в каждой галактике.

«Подобные исследования часто проводились с близлежащими галактиками, потому что они ближе и крупнее, и их можно изучать с Земли, но с галактиками с большим красным смещением это сделать очень сложно, потому что на небе они кажутся намного меньше, — говорит Форрест. — (Космический телескоп «Джеймс Уэбб») действительно расширяет возможности для подобных исследований».

Из трех изученных галактик у одной наблюдалось явное вращение, у другой — более хаотичное движение, а у XMM-VID1-2075 — случайное движение без общего вращения.

«Это характерно для некоторых из самых массивных галактик в локальной Вселенной, но было немного удивительно обнаружить такое на столь раннем этапе», — сказал Форрест.

Возможное столкновение древних галактик

Сейчас астрономы пытаются выяснить, как эта галактика так быстро превратилась в то, что ученые называют «медленно вращающейся галактикой».

Одно из возможных объяснений состоит в том, что галактика могла столкнуться с другой галактикой, вращающейся почти в противоположном направлении. Такое столкновение могло нарушить или полностью остановить вращение системы.

Исследователи полагают, что наблюдения «Уэбба» подтверждают эту гипотезу.

«В этой конкретной галактике мы видим большой избыток света сбоку. Это указывает на то, что какой-то другой объект приблизился к системе и взаимодействует с ней, потенциально меняя ее динамику», — сказал Форрест.

Поиск других невращающихся галактик

Команда планирует продолжить поиск других галактик, подобных XMM-VID1-2075, в ранней Вселенной. Затем ученые смогут сравнить эти открытия с результатами компьютерного моделирования, чтобы лучше понять, как формировались галактики вскоре после Большого взрыва.

«Согласно некоторым моделям, в ранней Вселенной должно было существовать очень небольшое количество невращающихся галактик, но ожидается, что они будут довольно редкими. Таким образом, это один из способов проверить эти модели и понять, насколько они распространены, а значит, мы сможем узнать, верны ли наши теории об эволюции галактик», — сказал Форрест.