Эти далёкие и ранние массивные галактики – Святой Грааль астрономии. Пятнадцать лет назад теория утверждала, что их вообще не должно быть; в 2004 году я написал работу об открытии таких галактик всего через 3 миллиарда лет после Большого взрыва. Теперь же нам удалось проследить их до момента, всего на 1,6 млрд лет отстоящего от Большого взрыва. – Карл Глэйзбрук (Karl Glazebrook), автор исследования из Суинбёрнского университета (Австралия).
Есть мнение, что галактики стали формироваться одновременно со сверхмассивными звездами почти сразу после Большого взрыва. Но это не совсем так. Ибо Вселенной предстояло перейти в фазу, в которой она станет прозрачной для света. так же есть мнение, что первые галактики сформировались примерно 6,6 миллиардов лет назад (напомню, что Вселенной всего 13,8 миллиардов лет). Но и это не верно. Для "производства звезд и галактик прежде всего необходима гравитация. Но откуда она взялась?
Гравитация — фундаментальное взаимодействие, которое определяет структуру Вселенной. Она притягивает объекты друг к другу, формирует галактики и искривляет пространство-время. И появилась во Вселенной, скорее всего, благодаря фазовым переходам. Это своего рода изменения состояния системы, при которых высвобождается энергия, которая может приводить к появлению пузырьков новой фазы внутри уже сложившейся старой. Такие фазовые переходы могли случаться в ранней Вселенной, когда она была очень горячей и плотной, и в ней действовали фундаментальные силы и частицы, отличные от тех, которые известны сейчас.
Эти гравитационные явления и стали частью фундамента, для строительства нашего мироздания таким, каким мы его знаем сегодня, когда смотрим в ночное небо, когда ходим ногами по земле.
Гравитационные поля возникают внутри газового облака-гиганта. В гравитационных полях формируются сверхмассивные звезды, из которых состоят сами галактики. Молодые галактики формируются в небольшие спиралевидные формы с перемычками. Самые старые галактики имеют форму эллипса.
Однако недавнее открытие показало, что возраст некоторых галактик гораздо древнее отметки 6,6 млрд лет. Описаны четыре далекие галактики, которые ученые смогли идентифицировать на самом первом изображении, полученном с аппарата «Уэбба», — ID399, ID367, ID382, ID138. Причем если остальные «Хаббл» хоть очень плохо, но видел, ID367 была замечена впервые в истории.
Это одни из самых ранних галактик. Поясню, что галактики "взрослеют" и "стареют" когда набирают максимальную массу. Чаще всего это происходит, когда галактики сталкиваются. Тогда происходит слияние двух галактик в одну. И так происходит, пока не изменится ее форма.
Звездная масса в этих далеких галактиках получилась от 10 в 7 до 10 в 11 степени солнечных масс (для сравнения: Млечный путь — 10 в 12 степени солнечных масс). Млечный Путь – галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой.
Стоп, но разве спиральные галактики не относятся к молодым галактикам? Да, относятся. Но тогда как же Млечному пути может быть почти 13 миллиардов лет, если его форма спираль? Вопрос на миллион!
Анализируя отдельные «кирпичики» Млечного Пути, ученые обнаружили, что он образовался как бы в двух разных проекциях и "состоит" из двух частей.
1.Толстый диск галактики - начал формироваться через 800 миллионов лет после Большого взрыва. В это время вокруг него формировался галактический ореол. Все изменилось, когда рядом с молодой галактикой прошла карликовая галактика Гайя-Энцелад, имеющая форму вытянутой сигары или колбасы. Поскольку она пролетела слишком близко к нам, она была сначала перехвачена гравитацией, а затем поглощена более крупным Млечным Путем.
2. Тонкий диск галактики. Именно тогда в молодой галактике начался процесс образования звезд, которые сегодня образуют тонкий диск и которые можно рассматривать на ночном небе как расплывчатую, туманную полосу Млечного Пути.
Т.е. тот самый толстый диск и есть та древнейшая часть Млечного пути, а остальное обновлено, по этому и имеет форму спирали. И обновляться скорее всего еще будет и не однократно. Так как возле нашего Млечного пути благополучно присоседились как минимум еще две малые галактики - Андромеда и Треугольник. И это не считая Магелланового облака (галактики-спутники Млечного Пути) и множество мелких галактик шарообразной и неправильной формы. Все это называется малым кластером или скоплением Местной Группы.
Галактики Местной Группы удерживаются в относительной близости друг к другу благодаря взаимному притяжению. В соответствии с эффектом Доплера, также именуемым «красное смещение», если два объекта в космологическом масштабе быстро удаляются друг от друга, наблюдателю с каждого из этих объектов другой объект будет казаться красноватым. Противоположное явление — синее смещение — наблюдается в случае, когда два объекта быстро сближаются. Самый известный объект, для которого характерно синее (фиолетовое) смещение — это галактика Андромеда. Иными словами, Млечный Путь и Андромеда, сегодня находящиеся на расстоянии около 2 миллионов световых лет, сближаются со скоростью от 100 до 140 километров в секунду.
В конечном итоге, каждая галактика исчерпает свой потенциал звездообразования и превратится в сверхмассивную галактику. Современной астрономии известно, как массивные «спящие» галактики (dormant galaxies) сохраняют свою стабильность даже при наличии газа, который в соответствии с космологическими теориями мог бы вызывать рождение молодых звезд.
В так называемых «красных гейзерах» (red geysers) медленный и упорядоченный приток газа может играть ключевую роль в поддержании активности центральной сверхмассивной черной дыры (СМЧД) и подавлении звездообразования как в центре, так и на периферии. И основная причина кроется в том, что газ этот холодный.
Красные гейзеры — редкие системы, составляющие не более 6–8 % всех ближайших спящих галактик, но привлекающие внимание необычными потоками ионизированного газа, простирающимися на десятки тысяч световых лет. Долгое время ученые не могли объяснить, откуда черные дыры берут «топливо» для своей активности, поскольку в бездействующих галактиках горячего газа практически нет.
Топливо для СМЧД возникает из того, что газ движется не хаотично, а постепенно стекается в центр галактик со средней скоростью 47 км/с, что примерно в 10 раз медленнее, чем ожидалось. Такие организованные медленные потоки создают условия для устойчивого питания СМЧД без ненужных спецэффектов типа грандиозных событий приливного разрушения или гигантских джетов. Говоря бытовым языком, черная дыра работает на малых оборотах (сжигает газ на медленном огне). Именно СМЧД является последним отголоском того, что галактика еще живая. Но все остальное в ней навеки уснуло.