Астрономи виявили бар (зоряну перемичку) у галактиці GN20, що існувала лише через 1,5 млрд років після Великого вибуху. Згідно з усталеними теоріями, такої структури там бути не могло. Але вона є.
Що таке галактичний бар
Галактичним баром називають витягнуте скупчення зір, що перетинає центр галактики й обертається як єдине ціле. Під час обертання він діє як воронка і відтягує газ з околиць до ядра галактики, де той запускає активне зореутворення, живить центральну чорну діру і формує щільне ядро.
У сучасному Всесвіті бари поширені. Така структура трапляється приблизно у двох третин спіральних галактик, і Чумацький Шлях не є винятком.
Чому це суперечить теорії
Вважається, що формування зоряного бара — повільний процес, який займає мільярди років. До того ж ранні галактики були насичені газом, який, за наявними моделями, пригнічував або затримував виникнення бара.
Коли за допомогою космічного телескопа James Webb астрономи почали знаходити зоряні бари в галактиках перших двох мільярдів років після Великого вибуху, це вже поставило під сумнів стандартні моделі. GN20 посилює цей виклик.
Що приховував пил
Галактика GN20 має червоне зміщення z=4, тобто ми бачимо її такою, якою вона була 12 мільярдів років тому. Густий пил навколо неї ускладнював будь-які спостереження. Дослідники на чолі з Лейндертом Бугардом із Лейденського університету скористалися інфрачервоними інструментами James Webb, завдяки яким вони могли спостерігати крізь пилові хмари.
Аналіз розподілу яскравості світла від центру галактики назовні виявив бар завдовжки сім кілопарсеків. Незалежний математичний аналіз підтвердив це окремо. Додаткове підтвердження прийшло від Північного розширеного міліметрового масиву антен (NOEMA), який зафіксував аналогічну витягнуту форму в розподілі пилу.
Турбулентність як ключ
Згідно з класичними теоріями, галактичний бар не зміг би виникнути в таких умовах із трьох причин. Типові бари настільки масивні, що руйнуються під власною вагою. Навіть якби такий бар сформувався, щоб збільшитись до семи кілопарсеків, знадобилися б мільярди років. До того ж надлишок газу в ранніх дисках мав затримати або зупинити цей процес.
«Наші результати показують, що всі три перешкоди долає один чинник, на який прямо вказують спостереження — наявність у внутрішньому диску галактики сильно турбулентного газу при великій газовій частині», — пишуть автори дослідження.
Мотор активності
Спостереження також показують, де зосереджена найінтенсивніша активність. Там, де бар з’єднується із зовнішнім диском на півдні, накопичується газ і спалахує область інтенсивного зореутворення. У центрі бар закидає матерію всередину, живлячи ядерний спалах і, ймовірно, надмасивну чорну діру.
Саме це може пояснювати темп утворення нових зір у GN20, що становить понад тисячу сонячних мас на рік. Коли зореформуючий газ вичерпається, галактика припинить утворення нових зір. Науковці припускають, що саме такий механізм пояснює, чому в сучасному Всесвіті трапляються масивні еліптичні галактики, що припинили утворення нових зір ще в ранню епоху.
Джерело: phys.org
