Астрономы с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) исследовали массивную галактику, получившую название "Левиафан". Она видна такой, какой была, когда возраст Вселенной составлял примерно 1,5 миллиарда лет. Оказалось, что звёзды в ней распределены широко, а не собраны в плотное ядро. Статья об этом 19 октября была выложена на сервере препринтов arXiv.

"Левиафан" относится к субмиллиметровым галактикам - очень ярким объектам, скрытым пылью. Пыль поглощает ультрафиолетовый и видимый свет молодых звёзд и переизлучает его в субмиллиметровом диапазоне, который улавливают телескопы. Считается, что такие галактики могут быть предшественниками массивных спокойных галактик - сегодняшних гигантских эллиптических галактик, где звездообразование уже прекратилось.

Ранее было известно, что массивные спокойные галактики, наблюдаемые в возрасте Вселенной 11,5-12,5 миллиарда лет назад, выглядят очень компактными: половина их света исходит из области радиусом всего 0,2-1 килопарсек. Это означает, что их предки должны были быстро сформировать плотное звёздное ядро. Однако пылевое излучение показывает лишь области текущего звездообразования, а не распределение уже существующих звёзд. JWST впервые позволил увидеть слабое свечение старых звёзд.

Группа под руководством Уильяма М. Бейкера из Копенгагенского университета измерила массу и красное смещение "Левиафана". Красное смещение - это показатель, насколько сильно растянулся свет из-за расширения Вселенной; для этой галактики оно составило z = 4.0514. Массу оценили, сопоставив данные в 31 диапазоне длин волн с моделями звёзд и пыли. Она оказалась равной примерно 219 миллиардам масс Солнца, что делает "Левиафана" одной из самых массивных спектроскопически подтверждённых галактик при красном смещении больше 4.

Ежегодно в "Левиафане" образуется около 410 масс Солнца в виде новых звёзд. По словам авторов, это ставит его на верхний край главной последовательности звездообразования для z около 4.

Учёные измерили три радиуса: содержащий половину света, половину звёздной массы и половину пылевого свечения. Радиус половины света составил 4.3 килопарсека, радиус половины массы - 3.1 килопарсека. Значит, масса сосредоточена компактнее, чем свет: это типично для роста "изнутри наружу", когда центр формируется первым и выглядит старше и пыльнее, а окраины моложе и ярче. Звездообразование распределено по диску, а пыль лишь немного компактнее звёзд (около 2.2-2.5 килопарсека).

Расчёты показали: даже если весь газ превратится в звёзды, галактика сожмётся лишь до радиуса около 2.8 килопарсека. Плотность её центра ниже, чем у компактных спокойных галактик. Поэтому "Левиафан", скорее всего, не станет компактной спокойной галактикой. Если звездообразование продолжится с текущим пространственным распределением, он вряд ли приобретёт компактную структуру, характерную для массивных спокойных галактик при 3 < z < 5, пишут исследователи. Вместо этого он может превратиться в протяжённую дискообразную спокойную галактику. Работа показывает, что пылевые галактики ранней Вселенной могут идти разными путями развития.

Источник: Phys.org