Учёные ГАИШ МГУ совместно с коллегами обнаружили главный путь эволюции как минимум 44% экстремальных и малоизученных ультрадиффузных галактик. Астрофизики впервые показали с наблюдательной точки зрения, что такие галактики формируются за счёт «обдирания» газа с галактик-прародителей (маломассивных дисковых галактик). Исследование указывает на главный канал формирования галактик в самых массивных гравитационно-связанных структурах во Вселенной – скоплениях галактик. Результаты поддержанной грантом РНФ работы опубликованы 1 ноября в журнале Nature Astronomy.
Обнаруженный механизм эволюции называется «обдирание лобовым давлением». Когда галактика-прародительница влетает в скопление галактик, на неё начинает давить горячий межгалактический газ. Он выдавливает всю галактическую межзвёздную среду, из которой впоследствии образуется протяженный хвост, в котором успевают сформироваться самые молодые звёзды. После этого образование новых звёзд в таких галактиках уже невозможно, и они постепенно эволюционируют в ультрадиффузные галактики, происхождение которых до недавнего времени оставалось загадкой.
Несмотря на то что такой механизм эволюции галактик был предложен ещё в 70-х годах, учёные впервые смогли подтвердить эту версию экспериментально, а также количественно оценить влияние такого механизма. Результаты анализа показали, что около половины галактик в крупном скоплении Волосы Вероники были образованы этим путём. Для каждой исследованной галактики впервые была получена доля звёзд, сформированных именно в результате воздействия этого лобового давления.
«Большинство галактик в скоплениях – это карликовые галактики, а как они формируются, до сих пор было непонятно. И мы решили найти их молодые аналоги, населённые молодыми звёздами, но в остальном очень похожие на своих старших «собратьев». Из-за того что звёзды в молодых галактиках очень яркие, наблюдать их значительно проще: время экспозиции телескопа будет составлять около 3-5 часов, когда для «взрослых» карликовых галактик из-за их тусклости это 30-50 часов. Такое длительное наблюдение – непосильная задача даже для самых больших телескопов в мире, поэтому наблюдение за молодыми карликовыми галактиками - это наш шанс понять их происхождение», - рассказал ведущий автор статьи, сотрудник ГАИШ МГУ Кирилл Гришин. Кирилл окончил физфак в этом году, а данная публикация была принята в печать, ещё когда Кирилл был студентом. Он получил за эту работу первую премию на конкурсе студенческих работ имени Р.В. Хохлова.
Для изучения эволюционных механизмов учёным предстояло выбрать молодые карликовые галактики, в которых уже закончился процесс звездообразования. Это важный критерий: ведь если новых звёзд больше не образуется, эволюцию можно точнее предсказать. С применением методов big data удалось найти 11 подходящих галактик из почти миллиона объектов. Оказалось, что все они расположены на небе достаточно близко друг от друга, чтобы уместиться в одно поле зрения. Это обстоятельство сильно облегчило процесс наблюдения и позволило наблюдать объекты на одном инструменте, а также анализировать их одинаковым образом. Получилась полная выборка, по которой можно делать статистические выводы, ведь все объекты были выбраны однородно – это довольно редкая ситуация для астрономии. Наблюдения проводились на 6,5 м телескопе из Аризоны - Multiple Mirror Telescope.
«До недавнего времени об ультрадиффузных галактиках было известно очень мало. Такие галактики обладают крайне низкой светимостью, из-за чего их сложно наблюдать. В своей работе мы впервые показали, что ультрадиффузные галактики – не отдельный класс галактик, а продолжение последовательности карликовых галактик. Это позволяет перенести сценарий эволюции, главным элементом которого является обдирание лобовым давлением на карликовые галактики, которые составляют бОльшую часть галактик в скоплениях. Получается, что мы установили главный канал формирования доминирующей популяции галактик в галактических скоплениях», - объясняет доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Игорь Чилингарян.
Чтобы продолжить исследование этого эволюционного механизма, необходимо наблюдать другие похожие галактики. Сейчас учёные сфокусированы на галактиках из более близкого скопления Дева, по этой программе уже получены новые данные. Наблюдения проводятся на новом 2,5 м телескопе в Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ – учёным удалось перенести свой опыт работы с телескопом в Аризоне на университетские инструменты. В будущем учёные надеются подтвердить этот эволюционный путь и уточнить процент галактик, сформированных под влиянием этого механизма.
Эволюционный сценарий формирования карликовых галактик в скоплении. Эволюционный сценарий для маломассивной дисковой галактики (против часовой стрелки) на нерадиальной орбите: (a) маломассивная спиральная галактика с текущим звездообразованием впервые входит в скопление; (b) при движении к центральной части скопления воздействие лобового давления приводит к резкому увеличению интенсивности звездообразования и выметанию газа из галактики, которая на данном этапе классифицируется как "галактика-медуза"; (с) галактика полностью лишена газа: одна его часть выметена, а вторая превратилась в звезды в диске и в хвосте, процесс образования новых звезд полностью прекратился; (d) спустя пару миллиардов лет в результате пассивной эволюции галактика превратилась в карликовую эллиптическую или в ультрадиффузную в зависимости от начальной массы звезд и газа. Кирилл Гришин/МГУ
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
