Эффект окружающей среды на рост галактик проявился уже через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва

Команда астрономов под руководством Рональдо Лайшрама из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) с помощью телескопа Subaru впервые обнаружила массивное протоскопление галактик, существовавшее 12,6 миллиарда лет назад. Детальное изучение этой структуры, получившей название Локтак, провели с использованием космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST). Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Современная Вселенная полна гигантских скоплений галактик, где сотни и тысячи звездных систем связаны гравитацией. Однако в самом начале космической истории таких крупных структур не существовало. Они выросли из крошечных неоднородностей плотности материи, которые постепенно притягивали к себе все больше вещества. Эти первичные сгустки, «зародыши» будущих скоплений, называют протоскоплениями.

Один из главных вопросов астрономии звучит так: когда именно окружающая среда начала менять свойства самих галактик? В наши дни галактики в густонаселенных скоплениях сильно отличаются от изолированных: они массивнее, часто имеют округлую форму и реже рождают новые звезды. Это явление известно как эффект окружающей среды. Но было ли оно заметно уже в ранней Вселенной или возникло лишь после полного формирования скоплений?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи воспользовались широкоугольной камерой Hyper Suprime-Cam телескопа Subaru. Они искали молодые галактики, активно формирующие звезды, по характерному свечению — излучению Лайман-альфа. Этот свет рождается, когда горячие звезды нагревают окружающий водород, заставляя его светиться.

С помощью специального фильтра команда астрономов составила карту обширного участка неба и обнаружила область с необычно высокой концентрацией таких галактик. Структуру назвали протоскоплением Локтак, в честь озера в Индии с островами: четыре отдельных скопления галактик соединены в единую систему, напоминающую острова на водной глади.

Затем в дело вступил телескоп Джеймс Уэбб, который позволил сравнить галактики внутри протоскопления с галактиками в более разреженных областях той же эпохи, когда возраст Вселенной составлял всего 1,2 миллиарда лет. В ультрафиолетовом диапазоне, показывающем активные очаги звездообразования, различия оказались незначительными.

Однако в оптическом свете, который отражает основное население старых звезд, картина изменилась: галактики в протоскоплении Локтак оказались в среднем в 1,4 раза крупнее своих «соседей» из менее плотной среды. Иными словами, внутренние области, где рождаются звезды, развивались похоже, но внешние звездные структуры в густонаселенных регионах формировались быстрее и раньше.

Это открытие доказывает, что влияние окружения на эволюцию галактик началось задолго до того, как скопления галактик приобрели современный вид. Уже через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва судьба галактики зависела не только от ее внутренних свойств, но и от того, где она находится. Таким образом, внешний вид и рост звездных систем определяются их «местом жительства» с самых ранних этапов космической истории.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях