Ранние галактики имели форму досок для серфинга

Многие маленькие галактики, существовавшие на ранних этапах истории Вселенной, имеют вытянутую форму, напоминающую доску для серфинга, что указывает на влияние космической паутины материи и постоянных слияний с другими маленькими галактиками, как показали глубокие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба.

Новое исследование с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показало, что карликовые галактики в ранней Вселенной часто выглядят плоскими, либо «вытянутыми» (вытянутыми вдоль одной оси), либо очень узкими сплюснутыми овалами в форме доски для серфинга, тогда как другие имеют более фрисби-образную форму. как будто сплющенный вид.

Эти галактические фрисби, похоже, становятся все более многочисленными по мере старения Вселенной, как и компактные галактики сфероидальной формы. «Примерно от 50 до 80% галактик, которые мы изучали, кажутся сплюснутыми в двух измерениях», — сказал Вирадж Пандья, астроном Колумбийского университета и ведущий автор новой статьи с описанием исследования, в заявлении для прессы.

Открытие было сделано с использованием данных CEERS, или Cosmic Evolution Early Release Science, программы JWST, призванной отодвинуть завесу и исследовать жизнь самых старых и самых слабых галактик во Вселенной.

Это эра, охватывающая период от 600 миллионов лет после Большого взрыва до 6 миллиардов лет спустя, в течение которой галактики, которые мы видим во Вселенной вокруг нас сегодня, формировались, развивались и созревали: от спиралей, таких как Млечный Путь и Галактика Андромеды, до гигантских эллиптические модели, такие как M87.

CEERS основывается на предыдущей работе космического телескопа Хаббла, который изучал раннюю Вселенную с помощью изображений глубокого поля, и на своей программе CANDELS (обследование глубокого внегалактического наследия в ближнем инфракрасном диапазоне).

Хаббл обнаружил, что массивные галактики в ранней Вселенной имели тенденцию принимать форму сплюснутых сфероидов, мало чем отличающихся от современных эллиптических галактик.

Менее массивные и, следовательно, более тусклые галактики Хабблу было труднее обнаружить, но, судя по тому, что он мог видеть, многие из них приобрели вытянутый вид, состоящий из цепочек более ярких «капель», тогда как другие карлики неправильной формы были прозваны «головастиками». самородки» или «комочки».

Вопрос заключался в том, видел ли Хаббл истинное отражение форм меньших ранних галактик, учитывая ограничения Хаббла? Благодаря более широкому видению JWST теперь выяснилось, что более ранние открытия Хаббла верны.

Картейк Айер, также из Колумбийского университета, описал, как более высокая дальность обзора и чувствительность JWST по сравнению с Хабблом меняют изучение галактик в ранней Вселенной. «Определение дополнительных категорий ранних галактик является захватывающим занятием — теперь нужно гораздо больше проанализировать», — сказал Айер в заявлении для прессы.

«Теперь мы можем изучить, как формы галактик связаны с их внешним видом, и лучше представить, как они формировались, гораздо более подробно». Теперь появляется картина того, как галактики могли развиваться и расти с течением времени.

Материя распределена по Вселенной главным образом в виде космической паутины нитей, охватывающей космос. Эти нити преимущественно состоят из темной материи с примесью доли нормальной материи, которая образует галактики, которые мы наблюдаем.

Обилие вытянутых галактик в форме доски для серфинга можно объяснить тем, что они образуют внутри ореолы темной материи, вытянутые в соответствии с нитями космической паутины. Поскольку внутри этой нити также будут формироваться другие карликовые галактики, вдоль нее будут происходить слияния, приводящие к росту вытянутых галактик, похожих на цепочки.

За миллиарды лет нити космической паутины рассеиваются и становятся все более рассеянными. Скорость слияния замедляется, а доля вытянутых галактик уменьшается, поскольку они начинают вращаться и приобретают дискообразную сплюснутую структуру. Видно, что такие сжатые галактики со временем и для данной массы галактики увеличиваются от 20 до 60%.

Точно так же сфероидные галактики также становятся более распространенными с течением времени, поскольку компактные звездообразующие галактики во Вселенной успокаиваются и становятся прародителями гигантских эллиптических галактик, которые мы видим сегодня, или сфероидальных выпуклостей массивных спиральных галактик.

Понимание эволюции галактик на протяжении космической истории является ключевой целью JWST. Новые результаты CEERS показывают, что иерархические слияния — меньшие галактики сливаются с более крупными вдоль вышеупомянутых космических нитей — являются ключом к пониманию этих разнообразных форм галактик.