Международная группа астрономов подробно изучила необычную далёкую галактику, которая формирует звёзды с невероятной скоростью. По современным космологическим меркам она буквально живёт «на пределе возможностей»: практически весь доступный холодный газ стремительно превращается в новые светила. Однако столь впечатляющий темп не может продолжаться долго. Если приток нового вещества прекратится, галактика сравнительно быстро исчерпает своё основное «топливо» и потеряет способность активно рождать звёзды.
Подобные объекты представляют особый интерес для науки, поскольку позволяют понять, как росли самые массивные галактики ранней Вселенной и почему многие из них спустя несколько миллиардов лет практически полностью прекратили звездообразование.
Газ — главный источник жизни галактик
Любая галактика существует благодаря огромным запасам межзвёздного газа.
Именно из холодных облаков водорода и других элементов под действием гравитации постепенно образуются новые звёзды. Чем больше газа содержит галактика, тем выше потенциальная скорость звездообразования.
Однако этот ресурс не является бесконечным.
Если расход вещества значительно превышает его поступление из окружающего пространства, запасы начинают быстро сокращаться. Когда газа становится слишком мало, образование новых звёзд практически прекращается, а сама галактика постепенно переходит в спокойную стадию эволюции.
Поэтому для астрономов крайне важно понимать не только текущую скорость рождения звёзд, но и то, насколько эффективно галактика использует имеющееся вещество.
Необычная галактика из ранней Вселенной
Объект, ставший предметом нового исследования, наблюдается таким, каким он был в эпоху, когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет.
Именно этот период считается временем наиболее активного роста галактик.
Исследователи выяснили, что обнаруженная система отличается исключительно высокой скоростью образования звёзд. Она превращает холодный газ в новые светила значительно интенсивнее, чем большинство известных галактик аналогичной эпохи.
При этом расчёты показывают, что существующих запасов газа ей хватит лишь на сравнительно короткое по астрономическим меркам время.
Если поступление нового вещества не компенсирует столь быстрый расход, активная фаза завершится намного раньше, чем обычно происходит у подобных объектов.
Почему столь высокая активность вызывает вопросы
На первый взгляд может показаться, что чем быстрее рождаются звёзды, тем успешнее развивается галактика.
Однако для астрофизиков подобная ситуация скорее напоминает двигатель, работающий на максимальной мощности без возможности дозаправки.
Высокая скорость звездообразования означает столь же быстрое расходование межзвёздного газа.
Кроме того, массивные молодые звёзды оказывают сильное влияние на окружающую среду. Их излучение, звёздный ветер и последующие взрывы сверхновых способны нагревать и выбрасывать часть газа обратно в межгалактическое пространство.
В результате запасы вещества могут уменьшаться ещё быстрее.
Поэтому астрономы говорят, что подобная галактика буквально живёт слишком быстро.
Как удалось измерить её свойства
Для исследования использовались современные радиотелескопы и миллиметровые обсерватории, способные регистрировать слабое излучение холодного молекулярного газа.
Именно молекулярный водород считается основным строительным материалом для будущих звёзд. Поскольку непосредственно наблюдать его трудно, астрономы используют другие молекулы, прежде всего оксид углерода, который служит надёжным индикатором газовых облаков.
Сопоставив массу газа со скоростью звездообразования, исследователи смогли оценить, насколько быстро галактика расходует свои ресурсы.
Полученные значения оказались значительно выше, чем ожидается для большинства подобных систем.
Что означает «истощение газа»
В астрофизике существует понятие времени истощения газовых запасов.
Это оценка того, как долго галактика сможет продолжать образовывать звёзды с текущей скоростью, если приток нового вещества прекратится.
Для спокойных спиральных галактик этот срок может составлять миллиарды лет.
У объектов со вспышками звездообразования он сокращается в несколько раз.
Исследуемая галактика относится именно к этой категории. Она настолько интенсивно расходует газ, что без постоянного пополнения запасов её активная эволюция завершится относительно быстро.
Почему такие объекты особенно интересны
Современные модели предполагают, что многие массивные галактики переживали подобные периоды бурного роста.
Во время таких фаз за сравнительно короткое время формировалась значительная часть всех их звёзд.
После этого активность резко снижалась, а сами галактики постепенно превращались в системы, где практически не происходит образование новых светил.
Наблюдение подобных объектов позволяет увидеть этот процесс непосредственно, а не только восстанавливать его по косвенным признакам.
Фактически астрономы получают возможность наблюдать один из ключевых этапов формирования крупных галактик.
Как галактики пополняют свои запасы
Несмотря на высокий расход газа, некоторые галактики способны долго сохранять активность благодаря постоянному поступлению нового вещества.
Газ может поступать из окружающей межгалактической среды по гигантским космическим нитям, а также во время столкновений и слияний с другими галактиками.
Если такие процессы продолжаются достаточно долго, образование звёзд может поддерживаться на высоком уровне миллиарды лет.
Однако если внешнее питание прекращается или становится недостаточным, даже самая активная галактика постепенно исчерпывает свои возможности.
Именно поэтому скорость расходования газа необходимо рассматривать вместе с темпами его пополнения.
Что это говорит об эволюции Вселенной
Ранняя Вселенная существенно отличалась от современной.
Галактики располагались ближе друг к другу, чаще взаимодействовали и содержали значительно больше холодного газа.
Именно поэтому эпоха нескольких первых миллиардов лет после Большого взрыва стала временем наиболее интенсивного звездообразования за всю историю космоса.
Изучение подобных объектов помогает понять, каким образом сформировались современные гигантские эллиптические галактики, в которых сегодня практически не рождаются новые звёзды.
Возможно, многие из них когда-то переживали аналогичную фазу крайне быстрого расходования своих ресурсов.
Почему исследование имеет большое значение
Каждое новое наблюдение подобных галактик позволяет уточнять модели формирования крупных космических структур.
Учёные получают возможность проверять, насколько точно современные компьютерные модели описывают процессы накопления газа, образования звёзд и влияние сверхновых на дальнейшую эволюцию галактик.
Кроме того, такие исследования помогают понять, какие механизмы определяют продолжительность активной жизни галактик и почему одни системы продолжают расти миллиарды лет, а другие сравнительно быстро переходят в состояние космического «покоя».
Галактика, которая может быстро изменить свой облик
Обнаруженный объект представляет собой редкий пример системы, находящейся в чрезвычайно активной фазе развития. Она демонстрирует, насколько стремительно могут происходить процессы звездообразования в молодой Вселенной и какую цену приходится за это платить.
Если скорость расходования газа сохранится, галактика сравнительно быстро исчерпает запасы вещества и её внешний облик заметно изменится. Именно наблюдение подобных объектов позволяет астрономам проследить путь, который когда-то прошли многие крупнейшие галактики современного космоса, превратившись из бурно растущих систем в спокойные звёздные гиганты.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
