Галактики в нашей Вселенной можно разделить на две категории. Первая — это красивые, замысловатые спиральные галактики — галактики, которые астрономы хотят увидеть. Эти галактики имеют плоскую дискообразную форму, тонкие спиральные рукава и богатые запасы газа, что означает, что они находятся в процессе формирования новых звезд (что придает им синий цвет). С другой стороны, у нас есть эллиптические галактики . Эти менее симпатичные родственники звездообразующих спиральных галактик имеют сфероидальную форму, безликую форму и, как правило, «спящие», то есть они содержат очень мало газа и, следовательно, демонстрируют очень мало звездообразования (отчего они кажутся красными). Тем не менее их изучение все равно приводит к захватывающим открытиям...
Одно из самых важных открытий в области эволюции галактик заключается в том, что доля галактик в каждой из этих категорий зависит от того, куда вы смотрите во Вселенной. В космических полях большинство галактик являются галактиками звездообразования . Однако, когда мы изучаем плотные скопления галактик , мы находим множество мирных галактик. Это соотношение говорит нам о том, что по какой-то причине звездообразующие галактики в скоплениях эволюционируют в спокойные галактики, то есть перестают формировать звезды («затухают») и становятся круглее. Звучит просто, правда?
К сожалению, это не так просто. Чтобы полностью понять взаимосвязь между свойствами галактики и ее окружением, нам необходимо понять механизмы, которые могут удалять газ из галактик, и те, которые могут изменять ее форму (морфологию). Более того, нам нужно понять, какие механизмы являются наиболее важными в управлении эволюцией галактик.
Авторы недавнего исследования использовали данные GOGREEN (Gemini Observations of Galaxies in Rich Early Environments), крупного обзора скоплений галактик с красным смещением z = от 1,0 до 1,5, проведенного с помощью двух телескопов обсерватории Gemini на Гавайях и в Чили. В этом исследовании использовались 832 галактики из 11 из этих скоплений и сравнивались с 6471 галактикой произвольной формы из обзоров CANDELS и 3D-HST. Эти исследования предоставляют подробную информацию о цветах этих галактик (указывающих, являются ли они звездообразующими или спокойными) и их формах.
Во-первых, галактики в каждой выборке были сгруппированы по цвету, чтобы отличить красные спящие галактики от голубых звездообразующих галактик. Из галактик в скоплениях 58% находятся в состоянии покоя, по сравнению с 16% в свободном состоянии, что соответствует нашим ожиданиям, поскольку мы знаем, что скопления могут подавлять звездообразование.
Однако результаты становятся действительно интересными, когда вы смотрите на формы этих галактик. Они описываются отношением оси (q), отношением малой оси к большой оси. Например, отношение оси q = 1 — это круг, отношение q = 0,5 — эллипс, а q = 0,1 — тонкая вытянутая форма, похожая на карандаш (см. рисунок выше).
Как внутри, так и вне скоплений покоящиеся галактики имеют большее отношение осей, чем галактики, образующие звезды, что означает, что они кажутся более круглыми. Это связано с тем, что спокойные галактики, как правило, имеют сфероидальную форму, в то время как диски звездообразующих галактик, видимые сбоку, могут казаться длинными и тонкими. Интересно, что звездообразующие галактики в скоплениях имеют ту же форму, что и отдельно стоящие.
Однако действительно удивительный результат заключается в том, что галактики в скоплениях не имеют такой же формы, как галактики свободной формы. Галактики средней массы в скоплениях имеют более низкое отношение осей, что указывает на то, что эти галактики более плоские в скоплениях, чем галактики вне их. И наоборот, массивные галактики в скоплениях на самом деле круглее, чем их собратья без скоплений.
Интересно, что звездообразующие галактики выглядят одинаково в этих двух средах, и в то же время спящие галактики имеют разную форму внутри и вне скоплений. Хотя галактики в этих двух средах перестают образовывать звезды, изменение их морфологии существенно отличается.
Фактически результаты этой работы следуют сценарию, когда форма галактик промежуточной массы вообще не меняется при их тушении скоплением! Один из примеров сценария, который приводят авторы, — голодание галактик: в основном, что происходит, когда внешний поток газа в галактику удаляется, препятствуя формированию новых звезд? Этот процесс может подавить звездообразование в галактиках без изменения их морфологии. Но остаются вопросы: почему это так только для галактик промежуточной массы? А что вызывает вымирание свободных галактик?
Эта работа подтверждает давно известный астрономам факт: существует множество факторов, которые необходимо учитывать, когда речь идет об эволюции галактик. Тем не менее, эта работа предоставляет дополнительные впечатляющие доказательства того, что в процесс вовлечено множество процессов и что взаимосвязь между звездообразованием и морфологией может быть даже более сложной, чем считалось ранее.