Гигантските галактики умират отвътре

Наблюдения с VLT и телескопа „Хъбъл“ сочат, че звездообразуването в елиптичните галактики прекратява, започвайки от централните им области.

Астрономите за първи път успяха да покажат как преди милиарди години е спирало образуването на звезди в галактики, които сега се смятат за „мъртви“.

Наблюдения с телескопа VLT на Южната европейска обсерватория (ESO) и космическия телескоп „Хъбъл“ (NASA/ESA) са установили, че само три милиарда години след Големия взрив в периферните части на тези галактики звездообразуването все още е продължавало, но във вътрешните области то вече е спряло.

Очевидно процесът по звездообразуване отначало е започнал да замира в ядрата на галактиките, а след това – във външните им части. Резултатът от изследванията е публикуван в сп. Science.

Една от главните загадки на астрономията е по какъв начин в масивните и спокойни елиптични галактики, широко разпространени в ранната Вселена, е настъпило затишие в първоначално бясното темпо на образуване на звезди.

Тези колосални по мащаби галактики, често наричани поради тяхната форма сфероидални, обикновено имат в централните си области десет пъти по-голяма звездна плътност, отколкото се наблюдава в родния ни Млечен път. По маса елиптичните галактики също са десеторно по-големи от нашата галактика.

Астрономите наричат тези галактики „червени“ и „мъртви“, тъй като те изобилстват от древни червени звезди, но младите сини звезди в тях са много малко и не се забелязват никакви признаци на звездообразуване.

Оценките на възрастта на червените звезди водят до извода, че новите звезди в тези галактики са престанали да се раждат преди около десет милиарда години. Получава се, че този рязък спад се пада в пика на звездообразуване в останалата Вселена, когато в много галактики звезди са се раждали около двадесет пъти по-често, отколкото това се случва в наше време.

„В масивните мъртви сфероидални галактики се съдържа около половината от всички звезди, родили се във Вселената за цялото време на нейното съществуване“, казва Сандро Такела (Sandro Tacchella) от Висшата техническа школа в Цюрих (Швейцария), водещ автор на статията.

„Не можем да разберем как Вселената се е развивала и се е превърнала в такава, каквато я виждаме сега, ако не разберем какво се е случило с тези галактики.“

Такела и колегите му наблюдавали 22 галактики в широк диапазон маси, като се започне около три милиарда години след Големия взрив. Приемникът SINFONI, монтиран на VLT, получил изображения на тази извадка галактики, които позволили да се установят с точност местата, където в тях се образуват нови звезди.

Толкова детайлни наблюдения и измервания на далечните галактики станали възможни с прилагането на система за адаптивна оптика, която основно премахва размазващото влияние на земната атмосфера.

Изследователите също се възползвали за наблюдения на галактиките и от мощта на космическия телескоп „Хъбъл“ и извънатмосферното му разположение, което го прави свободен от изкривяващото въздействие на атмосферата на Земята.

Камерата WFC3 на телескопа „Хъбъл“ получила изображения в близкия инфрачервен диапазон. Това дало възможност да се установи пространственото разпределение на старите звезди в галактиките с активно звездообразуване.

Спирането на звездообразуването, изглежда, е започнало в ядрата на галактиките и след това се е разпространило към външните части. Тази диаграма илюстрира въпросния процес. Отляво са галактиките в ранната Вселена. В синьо са регионите, където звездообразуването е в процес, и червените региони са „мъртви“ – в тях има само възрастни червени звезди и там не се формират млади сини звезди. Получените гигантски сфероидални галактики в съвременната Вселената са вдясно.
© ESO

Според получените нови данни в най-масивните от галактиките звездообразуването се поддържа на стабилно ниво в тяхната периферия. Но в сферичните централни области, плътно обсипани със звезди, образуването на нови светила вече е спряло.

„Установеният центробежен характер на спирането на звездообразуването в масивните галактики – от центъра към периферията – трябва да хвърли светлина върху механизма на този процес, за който астрономите спорят вече много години“, казва Алвио Рензини (Alvio Renzini) от Падуанската обсерватория на Националния институт по астрофизика на Италия.

Основната теория смята, че веществото, от което се образуват звездите, се разнася в различни посоки от потоците енергия, разпространяващи се от централната свръхмасивна черна дупка в центъра на галактиката в процеса на поглъщане на материя от черната дупка.

Друга идея се заключава в това, че в галактиката престават да постъпват свежи запаси от газ, вследствие на което в нея пресъхват запасите от „строителен материал“ за раждането на звезди и галактиката се превръща в червен мъртъв сфероид.

„Съществуват много различни теоретични предположения за физическите механизми, които водят до „смъртта“ на масивните сфероиди“, казва съавторът на изследването Наташа Фьорстер Шрайбер (Natascha Förster Schreiber) от Института за извънземна физика към обществото „Макс Планк“ в Гархинг (Германия).

„Установяването на факта, че утихването на звездообразуването е започнало в центровете на галактиките и се е разпространявало към периферията е много важна крачка към разбирането на пътя, по който Вселената е достигнала до своето сегашно състояние.“

Възрастта на Вселената се оценява на 13,8 млрд. години, а това значи, че галактиките, изследвани от екипа на Такела, се виждат такива, каквито са били те преди повече от 10 млрд. години.

 Източник: ESO