Российские астрономы совместно с зарубежными коллегами выяснили, как образуются ультрадиффузные галактики. Известно, что нагретая до миллионов градусов Цельсия плазма, которой заполнены скопления галактик, способна практически полностью выдавить газ из только что попавших в эту систему объектов. В результате эти новые галактики могут потерять значительную массу и «распухнуть», то есть вырасти в размерах. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), представлены на страницах журнала Nature Astronomy.

Эволюционный сценарий для маломассивной дисково...

Эволюционный сценарий для маломассивной дисковой галактики (против часовой стрелки) на нерадиальной орбите. Источник: Grishin et al. / Nature Astronomy, 2021

«Ультрадиффузные галактики по размеру и массе — за счет большого количества темной материи — могут быть сравнимы с Млечным путем, однако мы едва ли можем увидеть их даже в самые мощные телескопы. Считается, что на ранних этапах своего развития они теряют значительные количества газа, из которого формируются новые звезды. Пока что остается загадкой конкретный механизм, лежащий в основе формирования ультрадиффузных галактик», — рассказывает первый автор статьи Кирилл Гришин, исполнитель проекта по гранту РНФ, младший научный сотрудник ГАИШ МГУ.

Исследователи из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) совместно с коллегами из США, Франции, ОАЭ и Японии проанализировали спектры 11 молодых маломассивных галактик из скоплений Волосы Вероники и Абель 2147, удаленных на 323 и 486 миллионов световых лет от Земли соответственно. Звезды в этих объектах моложе звезд Млечного пути в десять-пятнадцать раз, а их общая масса составляет лишь сотую долю процента от массы галактики.

Авторы обнаружили у изученных объектов специфические хвосты из разреженного газа и недавно сформировавшихся в них звезд. Эти хвосты принято считать признаками «выветривания». Скопления из сотен и тысяч галактик наполнены не только самими галактиками, но и темной материей, а также межгалактическим газом. Последний представляет собой очень горячую плазму с температурой десятки миллионов градусов Цельсия. Пока нет точного понимания, откуда он взялся, однако значительная часть может происходить из филаментов — крупномасштабных нитей газа и пыли. Движущиеся в скоплении галактики «наталкиваются» на горячий газ, который буквально «выдавливает» их собственный газ — это приводит к остановке в них звездообразования.

Вместе с тем до 60% звездной массы исследованных галактик сформировалось 180-970 миллионов лет назад в результате вспышки звездообразования. Предположительно ее спровоцировало воздействие все той же нагретой плазмы, когда она создавала давление на межзвездную среду в галактиках.

«Судя по всему, 9 из 11 изученных нами галактик, являющихся на данный момент дисковыми, станут ультрадиффузными в последующие 10 миллиардов лет. И мы также предполагаем, что описанный механизм справедлив для почти половины известных ультрадиффузных галактик скопления Волосы Вероники», — говорит руководитель одного из проектов по гранту РНФ Игорь Чилингарян, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ.

«Сейчас не для всех типов галактик существует общепринятая теория эволюции и мы не всегда понимаем, как могли сформироваться те или иные объекты. В этой работе мы предложили довольно любопытный способ образования ультрадиффузных галактик: по сути, он предполагает, что можно «уронить» представителя самого распространенного вида — небольшую спиральную галактику — на скопление галактик, и из-за столкновения с межгалактическим газом она «распухнет». Такая концепция может серьезно изменить взгляд всего космологического сообщества на эволюцию, казалось бы, обычных для нас объектов в скоплениях, и довольно просто объяснить образование ультрадиффузных галактик, которые до сих пор считаются «экзотическими»», — подводит итог один из авторов статьи Антон Афанасьев, младший научный сотрудник ГАИШ МГУ.