Астрономы из Германии, США, Великобритании, Китая и Южной Кореи обнаружили в ранней Вселенной четыре галактики, в которых процесс звездообразования идёт в сотни раз быстрее, чем в нашем родном Млечном пути. Возможно, новая находка сможет объяснить, как всего через 1,5 млрд лет после Большого взрыва могли образоваться массивные галактики с сотнями миллиардов звёзд. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
В 2014 году Каролине Страатман (Caroline Straatman) и её коллеги обнаружили популяцию очень массивных галактик — сотня миллиардов солнечных масс и огромное количество звёзд в каждой. Но ещё удивительнее было то, что астрономы наблюдали их спустя всего 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва — это примерно 10% от нынешнего возраста Вселенной. У астрономов возник логичный вопрос: как такое количество звёзд могло сформироваться за столь короткое время? Учёные предположили, что массивные галактики «выросли» из предшественников, в которых процесс образования новых звёзд шёл с огромной скоростью. Однако найти гиперактивных кандидатов, которые бы подходили на эту роль, не удавалось.
До тех пор, пока международный коллектив астрономов совершенно случайно не наткнулся на галактики, которые возникли не позже 900 миллионов лет после Большого взрыва. «Мы искали кое-что другое: признаки процессов звездообразования в родительских галактиках вокруг квазаров, — рассказывает Роберто Декарли (Roberto Decarli), один из авторов работы. — Но обнаружили четыре соседние галактики, в которых звездообразование идёт с бешеной скоростью — сотни солнечных масс в год». Для сравнения, в Млечном пути новые звёзды формируются со скоростью 1 солнечная масса в год, а в других галактиках ранней Вселенной наблюдали «прирост» максимум 10 солнечных масс.
«Скорее всего, то, что эти продуктивные галактики располагаются так близко к ярким квазарам — не совпадение, — говорит член научной группы Фабиан Уолтер (Fabian Walter). — Считается, что квазары формируются в тех регионах, где плотность материи гораздо выше среднего. Те же условия должны способствовать появлению галактик, в которых процесс формирования звёзд идёт с большой скоростью».
Теоретически обнаруженные астрономами галактики вполне могли бы быть предшественниками массивных галактик — для этого они достаточно продуктивны. Но чтобы окончательно в этом убедиться, нужно провести дополнительные исследования. Какие типы звёзд и в каких пропорциях содержат эти галактики? Сколько их уже сформировалось и какова их суммарная масса? Каковы свойства газа в межзвёздном пространстве: насколько он плотный, какова его температура? Правда ли, что такие галактики всегда располагаются близко к квазарам или это не обязательное условие? Чтобы ответить на эти и многие другие вопросы, астрономам понадобится целый арсенал телескопов. Помимо Atacama Large Millimeter Array, который использовали в ходе нового исследования, учёные собираются задействовать космические телескопы «Хаббл» и «Спитцер», а впоследствии — телескоп имени Джеймса Уэбба.
Вдобавок к активному звездообразованию учёным достался непредвиденный «бонус». Одна из галактик-спутников как бы «растягивается» в направлении квазара — вероятно, это говорит о том, что компаньон взаимодействует с его родительской галактикой. Как правило, за таким взаимодействием, когда каждая галактика искривляется под воздействием гравитации другой, следует слияние и образование новой, более крупной галактики. Если предположения учёных подтвердятся, это будет одно из самых ранних слияний галактик, которые доводилось наблюдать астрономам.
