Наблюдения на VLT и телескопе Хаббла показали, что звездообразование в эллиптических галактиках прекращается, начиная с их центральных областей
[830x]Астрономам впервые удалось показать, как миллиарды лет назад прекращалось звездообразование в галактиках, которые сейчас считаются “мертвыми”. Наблюдения, выполненные на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) и на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA, показали, что спустя три миллиарда лет после Большого Взрыва в периферийных частях этих галактик звездообразование еще продолжалось, но во внутренних областях оно уже прекратилось. По всей видимости, процесс звездообразования вначале стал замирать в ядрах галактик, а затем и в их внешних частях. Результат исследования будет опубликован в выпуске журнала Science от 17 апреля 2015 г.
Одна из главных загадок астрономии – каким образом в массивных и спокойных эллиптических галактиках, широко распространенных в ранней Вселенной, произошло затухание вначале бешеного темпа звездообразования. Эти колоссальных масштабов галактики, которые из-за их формы часто называют сфероидальными, как правило, имеют в своих центральных областях вдесятеро большую звездную плотность, чем наблюдается в нашей родной Галактике Млечного Пути. По массе эллиптические галактики тоже вдесятеро больше Млечного Пути.
[830x]Эллиптическая галактика IC 2006
Астрономы называют эти гигантские галактики «красными» и «мертвыми», так как они изобилуют древними красными звездами, но молодых голубых звезд в них очень мало и не заметно никаких признаков звездообразования. Оценки возраста красных звезд приводят к выводу, что новые звезды в этих галактиках перестали рождаться около десяти миллиардов лет назад. Получается, что этот резкий спад пришелся как раз на пик звездообразования в остальной Вселенной, когда в многих галактиках звезды рождались примерно в двадцать раз чаще, чем это происходит в наше время.
“В массивных мертвых сфероидальных галактиках содержится примерно половина всех звезд, родившихся во Вселенной за все время ее существования”, -- говорит Сандро Такелла (Sandro Tacchella) из института ETH в Цюрихе (Швейцария), основной автор публикуемой статьи. “Мы не сможем понять, как Вселенная развивалась и превратилась в такую, какой мы видим ее сейчас, если не поймем, что произошло с этими галактиками”.
Такелла и его коллеги наблюдали в общей сложности 22 галактики в широком диапазоне масс, начиная с эпохи около трех миллиардов лет после Большого Взрыва [1]. Приемник SINFONI, установленный на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) получил изображения этой выборки галактик, которые позволили точно установить места, где в них образуются новые звезды. Столь детальные наблюдения и измерения далеких галактик с приемником SINFONI стали возможными благодаря применению на телескопе системы адаптивной оптики, которая в основном уничтожает размывающее изображения влияние земной атмосферы.
Исследователи также воспользовались для наблюдений той же выборки галактик мощью Космического телескопа Хаббла NASA/ESA (Hubble Space Telescope) и его внеатмосферным расположением, делающим его свободным от искажающего воздействия атмосферы Земли. Камера WFC3 на телескопе Хаббла получала изображения в ближней инфракрасной области. Это дало возможность выявить пространственное распределение старых звезд внутри галактик с активным звездообразованием.
“Замечательно то, что адаптивная оптика приемника SINFONI способна в основном устранить влияние атмосферы и собрать информацию о местах рождения звезд, и сделать это как раз с той же точностью, с какой телескоп Хаббла измеряет распределение массы звезд”, -- комментирует Марчелла Каролло (Marcella Carollo), тоже сотрудница ETH Zurich и соавтор работы.
Согласно полученным новым данным, в самых массивных из галактик выборки звездообразование поддерживается на стабильном уровне на их периферии. Однако в их сферических центральных областях, плотно набитых звездами, звездообразование уже прекратилось.
“Выявленный центробежный характер остановки звездообразования у массивных галактик – от центра к периферии – должен пролить свет на механизм этого процесса, о котором астрономы спорят уже много лет”, -- говорит Альвио Рензини (Alvio Renzini) из Падуанской обсерватории Национального института астрофизики Италии.
Главенствующая сейчас теория полагает, что вещество, из которого образуются звезды, разносится в разные стороны потоками энергии, распространяющейся от центральной сверхмассивной черной дыры в центре галактики в процессе поглощения черный дырой окружающей материи. Другая идея заключается в то, что в галактику перестают притекать свежие запасы газа, вследствие чего в ней иссякают запасы строительного материала для рождения звезд и галактика превращается в красный мертвый сфероид.
“Существует много различных теоретических предположений о физических механизмах, которые приводят к «смерти» массивных сфероидов”, -- говорит соавтор работы Наташа Фёрстер Шрайбер (Natascha Förster Schreiber) из Института внеземной физики Макса Планка (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik) в Гархинге (Германия). “Установление того факта, что затухание звездообразования началось в центрах галактик и распространялось к их периферии – это очень важный шаг к пониманию пути, которым Вселенная пришла к своему нынешнему состоянию”.
Примечания
[1] Возраст Вселенной около 13.8 миллиардов лет, а значит, галактики, исследованные группой Таккеллы, видны такими, какими они были больше 10 миллиардов лет назад.
Узнать больше
Результаты исследования представлены в статье “Evidence for mature bulges and an inside-out quenching phase 3 billion years after the Big Bang”, S. Tacchella и др., которая публикуется в журнале Science от 17 апреля 2015 г.
Состав исследовательской группы: Sandro Tacchella (ETH Zurich, Switzerland), Marcella Carollo (ETH Zurich), Alvio Renzini (Italian National Institute of Astrophysics, Padua, Italy), Natascha Förster Schreiber (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Germany), Philipp Lang (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Stijn Wuyts (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Giovanni Cresci (Istituto Nazionale di Astrofisica), Avishai Dekel (The Hebrew University, Israel), Reinhard Genzel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik and University of California, Berkeley, California, USA), Simon Lilly (ETH Zurich), Chiara Mancini (Italian National Institute of Astrophysics), Sarah Newman (University of California, Berkeley, California, USA), Masato Onodera (ETH Zurich), Alice Shapley (University of California, Los Angeles, USA), Linda Tacconi (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Germany), Joanna Woo (ETH Zurich) и Giovanni Zamorani (Italian National Institute of Astrophysics, Bologna, Italy).
Ссылки
Перевод пресс-релиза ESO eso1516 http://www.eso.org/public/russia/news/eso1516/