Пыльные галактики, образующие звезды, – самые интенсивные звездные ясли во Вселенной. Они образуют звезды со скоростью, которая в несколько тысяч раз превышает массу Солнца в год (скорость звездообразования в нашем Млечном Пути составляет всего три массы Солнца в год), и они содержат огромное количество газа и пыли.
Ожидается, что такие галактики-монстры не образовались на раннем этапе истории Вселенной, но астрономы уже обнаружили некоторые из них, как это было видно, когда космосу было менее миллиарда лет. Одна из них – галактика SPT0311-58, которую ALMA наблюдала в 2018 году.
Из-за своего экстремального поведения астрономы думают, что эти пыльные галактики играют важную роль в эволюции Вселенной. Но найти их легче сказать, чем сделать. «Эти галактики имеют тенденцию прятаться у всех на виду», – сказала Кейтлин Кейси из Техасского университета в Остине и ведущий автор исследования, опубликованного в Astrophysical Journal. "Мы знаем, что они там, но их нелегко найти, потому что их звездный свет скрыт в облаках пыли."
Свет MAMBO-9 уже был обнаружен десять лет назад соавтором Мануэлем Аравеной с помощью прибора Max-Planck Millimeter BOlometer (MAMBO) на 30-метровом телескопе IRAM в Испании и интерферометре Плато де Буре во Франции. Но эти наблюдения были недостаточно чувствительны, чтобы определить расстояние до галактики. "Мы сомневались, правда ли это, потому что не смогли найти это с помощью других телескопов. Но если это было на самом деле, это должно было быть очень далеко », – говорит Аравена, которая в то время была аспирантом в Германии и в настоящее время работает в Университете Диего Порталеса в Чили.
Благодаря чувствительности ALMA, Кейси и ее команда теперь могут определить расстояние до МАМБО-9. «Мы обнаружили галактику в новом обзоре ALMA, специально разработанном для выявления пыльных звездообразующих галактик в ранней Вселенной», – сказал Кейси. "И что особенного в этом наблюдении, так это то, что это самая далекая пыльная галактика, которую мы когда-либо видели без препятствий."
Свет далеких галактик часто загораживают другие галактики, расположенные ближе к нам. Эти галактики впереди работают как гравитационные линзы: они отклоняют свет от более далекой галактики. Этот эффект линзирования облегчает телескопам обнаружение удаленных объектов (именно так ALMA может видеть галактику SPT0311-58).
Но это также искажает изображение объекта, затрудняя различение деталей.
В этом исследовании астрономы видели МАМБО-9 напрямую, без линзы, и это позволило им измерить его массу. "Общая масса газа и пыли в галактике огромна: в десять раз больше, чем у всех звезд Млечного Пути. Это означает, что ему еще предстоит построить большую часть своих звезд », – пояснил Кейси.
Галактика состоит из двух частей и находится в процессе слияния.
Кейси надеется найти более далекие пыльные галактики в обзоре ALMA, который даст представление о том, насколько они распространены, как эти массивные галактики образовались так рано во Вселенной и почему они такие пыльные. «Обычно пыль – это побочный продукт умирающих звезд», – сказала она. "Мы ожидаем, что звезд в сто раз больше, чем пыли.
Но MAMBO-9 еще не произвел так много звезд, и мы хотим выяснить, как пыль может образовываться так быстро после Большого взрыва."
«Наблюдения с использованием новых и более эффективных технологий могут привести к неожиданным результатам, таким как MAMBO-9», – сказал Джо Пеше, сотрудник программы Национального научного фонда для NRAO и ALMA. "Хотя объяснить такую массивную галактику на столь раннем этапе истории Вселенной сложно, подобные открытия позволяют астрономам лучше понять Вселенную и задать еще больше вопросов о ней."
Свет от MAMBO-9 прошел около 13 миллиардов лет, чтобы достичь антенн ALMA (вселенная примерно 13.8 миллиардов лет сегодня). Это означает, что мы можем увидеть, как галактика выглядела в прошлом.
Сегодня галактика, вероятно, была бы еще больше, и в ней было бы в сто раз больше звезд, чем в Млечном Пути, в массивном скоплении галактик.
Национальная радиоастрономическая обсерватория – объект Национального научного фонда, управляемый в соответствии с соглашением о сотрудничестве Associated Universities, Inc.