Астрономы определили свойства галактики MACS0416_Y1, существовавшей спустя всего 600 миллионов лет после Большого взрыва.
Оказалось, что в ней есть резервуар сильно разогретой крайне активным звездообразованием пыли. Его обнаружение стало рекордно далеким случаем прямой регистрации излучения пылевых облаков. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Эпоха Реионизации началась спустя несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва и характеризуется появлением первых во Вселенной звезд, квазаров и галактик, ответственных за повторную ионизацию своим излучением нейтрального газа в окологалактическом пространстве. Поиски и изучение галактик, существовавших в тот период, важны для построения подробной картины того, как галактики формируются и наращивают свою массу за счет звездообразования и слияния с другими галактиками, а также для определения вклада разных источников излучения в процесс реоинизации газа.
Одним из текущих направлений исследований объектов из эпохи Реоинизации стала необычно большая запыленность многих галактик, наблюдаемых в этот период, что проявляется избыточным инфракрасным излучением и пока что плохо стыкуется с имеющимися теориями. Чтобы наложить новые и более строгие ограничения на эти теории, необходимы достаточно точные измерения масс пыли в таких галактиках. Подобные наблюдения достаточно трудоемки и могут сопровождаться заметными расхождениями в получаемых результатах для разных методик.
Группа астрономов во главе с Томом Баксом (Tom Bakx) из Технического университета Чалмерса опубликовала результаты анализа новых данных наблюдений за галактикой MACS0416_Y1 при помощи наземной системы радиотелескопов ALMA и космического телескопа «Джеймс Уэбб». Красное смещение MACS0416_Y1 составляет 8,31, что означает, что она существовала спустя шестьсот миллионов лет после Большого Взрыва. Галактика обнаружена в 2015 году благодаря эффекту гравитационного линзирования, создаваемого скоплением галактик между ней и земным наблюдателем. Затем она изучалась радиотелескопом ALMA, который заметил в ней рекордно далекие на момент обнаружения облака газа и пыли.
В текущей работе исследователи смогли дать оценки температуры и массы резервуара теплой пыли в галактике, которые составили 91 кельвин и 1,4×106 масс Солнца соответственно. Такой резервуар в виде двух излучающих областей ранее предсказывался для системы, однако ускользал от обнаружения. Инфракрасная светимость галактики составляет около 1012 светимостей Солнца, что делает MACS0416_Y1 ультраяркой инфракрасной галактикой. Ее звездная масса оценивается в 109 масс Солнца, а относительно низкое соотношение массы пыли к звездной массе укладывается в модель генерации пыли за счет вспышек сверхновых и звезд асимптотической ветви гигантов.
MACS0416_Y1 стала случаем рекордно далекой прямой регистрации излучения пыли в галактике. Пыль сильно разогрета, что связывается с экстремально активным звездообразованием — скорость рождения новых звезд в MACS0416_Y1 в 180 раз превосходит скорость звездообразования в Млечном Пути. В системе также наблюдаются облако ионизированного газа и его отток. Предполагается, что подобная фаза активного звездообразования будет не очень длительной, а также вызовет появление быстрых ветров, ответственных за отток газа в окологалактическое пространство.
Автор: Александр Войтюк