Телескоп Джеймс Уэбб изучил формирование толстых и тонких дисков галактик

Галактики, подобные нашему Млечному Пути, обладают сложной структурой, включающей толстый и тонкий звездные диски, каждый из которых имеет свои особенности. Происхождение этой двойной структуры долгое время оставалось загадкой. Три основные теории пытались объяснить механизмы их формирования, но только сейчас, благодаря космическому телескопу Джеймс Уэбб (JWST), астрономы получили убедительные доказательства в пользу одного из сценариев.

Новое исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, проливает свет на эволюцию дисковых галактик. Ученые проанализировали более 100 галактик, наблюдаемых с ребра, возраст которых достигает 11 миллиардов лет. Результаты указывают на то, что сначала формируется толстый диск, а затем — тонкий, причем время этого перехода зависит от массы галактики. Эти открытия не только подтверждают одну из ключевых теорий, но и помогают понять, как развивался наш собственный Млечный Путь.

Современное понимание структуры галактик

Современные дисковые галактики, включая Млечный Путь, состоят из двух основных компонентов:

• Толстый диск — разреженный, населенный старыми звездами, с толщиной около 3000 световых лет.
• Тонкий диск — более плотный, содержащий молодые звезды, толщиной примерно 1000 световых лет.

Долгое время астрономы спорили о том, как и когда эти структуры сформировались. Было предложено три гипотезы:

1. Последовательное формирование — сначала толстый диск, затем тонкий.
2. Параллельное формирование — оба диска образуются одновременно.
3. Динамическая эволюция — тонкий диск возникает из-за постепенного утончения толстого.

Данные JWST теперь убедительно поддерживают первый сценарий.

Прорывные наблюдения JWST

Используя беспрецедентное разрешение и чувствительность JWST, команда астрономов под руководством Такафуми Цукуи из Австралийского национального университета изучила 111 дисковых галактик, наблюдаемых с ребра. Это позволило впервые проследить эволюцию структуры дисков на протяжении 11 миллиардов лет.

Ключевые выводы исследования:

• Толстые диски формируются первыми, а тонкие появляются позже.
• Массивные галактики (аналоги Млечного Пути) перешли к двухдисковой структуре около 8 миллиардов лет назад.
• Маломассивные галактики сформировали тонкие диски значительно позже — около 4 миллиардов лет назад.

Эти результаты согласуются с моделью «турбулентного газового диска», согласно которой в ранней Вселенной интенсивное звездообразование в турбулентном газе создавало толстые диски галактик. По мере стабилизации газа формировались тонкие диски.

Интересно, что переходный период, обнаруженный в исследовании, совпадает с временем формирования тонкого диска нашей Галактики. Это позволяет предположить, что Млечный Путь прошел аналогичные этапы эволюции. Джеймс Уэбб теперь дает возможность изучать галактики-предшественники, похожие на молодой Млечный Путь, что может раскрыть новые детали его истории.

Перспективы будущих исследований

Хотя работа предоставила важные данные о структурной эволюции галактик, пока остаются нерешенные вопросы. Ученые планируют дополнить исследования информацией о движении звезд, их возрасте и металличности, чтобы построить более полную картину формирования дисков.

Открытия JWST продолжают революционизировать наше понимание Вселенной. Это исследование не только подтверждает теоретические модели, но и открывает новые горизонты для изучения галактической эволюции, позволяя заглянуть в далекое прошлое нашей собственной Галактики.