Группа астрофизиков под руководством Т. Х. Резерфорда из Сиднейского университета представила результаты масштабного исследования эволюции вращения массивных галактик. Ученые применили метод динамического моделирования Шварцшильда к данным обзора SAMI и глубокой фотометрии KiDS, чтобы восстановить внутреннюю орбитальную структуру более чем ста галактик. Их работа, принятая к публикации в MNRAS, раскрывает ключевую роль слияний галактик в изменении их кинематики и отвечает на давний вопрос о том, почему старые массивные галактики вращаются медленнее.
Авторы использовали орбитальное суперпозиционное моделирование для анализа внутреннего движения звезд в массивных ранних галактиках с массой более десяти миллиардов солнечных масс. В отличие от стандартного подхода, который использует лишь усредненный параметр вращения, их метод позволил разделить все звездные орбиты на четыре класса: так называемые холодные орбиты (быстро вращающиеся по круговым траекториям), горячие (хаотичные, радиальные), теплые (промежуточные) и контр-вращающиеся. Оказалось, что ключевую роль в эволюции галактик играет именно переход звезд с холодных орбит на горячие.
В ходе исследования было обнаружено, что с возрастом галактик доля горячих орбит значительно возрастает, а доля холодных, напротив, падает. При этом доля теплых орбит, которые, согласно теориям, должны формироваться в результате постепенного внутреннего нагрева диска, практически не зависит от возраста звездного населения. Этот факт является важнейшим указанием на то, что основной механизм потери вращения в массивных галактиках связан не с плавными внутренними процессами, а с драматическими событиями — слияниями галактик.
Особенно ярко это проявляется у молодых галактик, демонстрирующих наличие приливных оболочек — характерных структур, возникающих в результате недавних радиальных столкновений.
У таких галактик в возрасте менее шести миллиардов лет наблюдается значительно более высокая доля горячих орбит и пониженное содержание холодных по сравнению с галактиками без подобных структур. При этом теплые орбиты у них не отличаются, что подтверждает сценарий резкого «перемешивания» звездных траекторий в результате катаклизма, а не постепенного разогрева диска.
Даже после исключения из выборки так называемых медленных ротаторов, которые изначально являются аномально маловращающимися объектами, выявленная закономерность сохраняется. Это говорит о том, что механизм слияний является универсальным для всей популяции массивных галактик.
Исследование показало, что кажущаяся связь между теплыми орбитами и скоростью вращения галактики является лишь косвенным следствием корреляции между вращением и общим количеством горячих орбит, порожденных именно слияниями.
В результате работа показывает, что доминирующим механизмом эволюции вращения массивных галактик являются слияния, которые переводят звезды с круговых орбит на хаотичные, минуя промежуточные стадии. Это объясняет, почему старые массивные галактики вращаются медленнее и почему у недавно слившихся галактик наблюдаются приливные оболочки и пониженная скорость вращения по сравнению с их ровесниками, не испытавшими столкновений.
Научная публикация:
T. H. Rutherford, J. van de Sande et al, The SAMI Galaxy Survey: Linking Tidal Features and Orbit Populations Using Schwarzschild Modelling, https://doi.org/10.48550/arXiv.2608.14012
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
