Астрономы при помощи телескопов «Джеймс Уэбб» и ALMA обнаружили у галактики J0107a из ранней Вселенной необычно развитую, массивную и быстро вращающуюся центральную перемычку, которая подпитывает активное звездообразование газом. При этом сама галактика очень массивна и весьма быстро сформировала структуру, похожую на структуру современных спиральных галактик с перемычкой, что позволяет пересмотреть текущие теории формирования и эволюции галактик. Статья опубликована в журнале Nature.
Центральной перемычкой (баром) обладает примерно половина спиральных галактик в Местной Вселенной, в том числе и Млечный Путь. Предполагается, что это долгоживущие структуры, которые возникают не сразу после формирования галактики, связаны с волнами плотности и способны заметно влиять на галактическую эволюцию, поставляя газ и пыль к центральной зоне для подпитки вспышек звездообразования и активности сверхмассивной черной дыры. Наиболее удаленные представители таких типов галактик уже были, когда Вселенной было всего два миллиарда лет, однако пока что о свойствах столь далеких систем, как и о свойствах их перемычек, известно не так много.
Группа астрономов во главе с Хуан Шу (Shuo Huang) из Нагойского университета опубликовала результаты исследований свойств бара одной из наиболее далеких среди известных спиральных галактик с перемычкой J0107a. Наблюдения за ней велись при помощи камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam космического телескопа «Джеймс Уэбб» и в миллиметровом диапазоне при помощи наземной системы радиотелескопов ALMA, что позволило отследить распределение и кинематику газа в галактике.
J0107a была открыта случайно в 2014 году в поле вокруг системы сливающихся галактик VV114 и характеризуется красным смещением 2,467, что означает, что излучение от нее шло до Земли 11,1 миллиарда лет. Это самая массивная спиральная галактика с перемычкой при красном смещении более двух, чья звездная масса составляет 4,5 × 1011 масс Солнца, что примерно в десять раз больше массы Млечного Пути. Общая скорость звездообразования J0107a оценивается в примерно 499 масс Солнца в год, а масса холодного молекулярного газа — в 3,3 × 1011 масс Солнца, что типично для звездообразующих галактик близких масс в те времена. Диаметр газового диска галактики составляет около 120 тысяч световых лет, что в два раза больше диаметра звездного диска галактики.
J0107a демонстрирует перемычку с проецируемым размером около 48,9 тысячи световых лет и два почти симметричных спиральных рукава, отходящих от концов перемычки. Перемычка прослеживается как в излучении звезд, так и в излучении, связанном с пылью и газом, в ней наблюдаются две прямые пылевые полосы и заметная концентрация молекулярного газа, особенно в западной части. Предполагается, что время одного оборота перемычки составляет около двухсот миллионов лет, а сформировалась она при красном смещении около 3-4. Доля массы перемычки от общей массы галактики для J0107a составляет около пятидесяти процентов, что заметно много — для галактик в Местной Вселенной эта доля находится на уровне менее десяти процентов.
Перемычка активно вращается и возмущения, создаваемые ее вращением, доминируют над вращением диска галактики. Это создает заметный приток газа внутрь галактики, чья скорость более чем на порядок превышает аналогичную скорость для галактик в Местной Вселенной, что подпитывает активное звездообразование и может также отвечать за активность центральной сверхмассивной черной дыры. Галактика при этом окружена протяженным гало из молекулярного газа, заметны также длинные нитевидные структуры, что может указывать на аккрецию газа из космической паутины или на рециркуляцию газа в окологалактической среде.
Подобная массивная и быстро вращающаяся центральная перемычка у спиральной галактики в молодой Вселенной может быть связана с ее спонтанной нестабильностью, так как перемычки, которые подверглись влиянию процесса взаимодействия и слияния галактик, обычно медленно вращаются и не очень массивны, а вблизи J0107a нет других галактик. Авторы отмечают, что J0107a оказалась очень похожа на современные спиральные галактики с перемычкой и крайне быстро нарастила массу и сформировала свою структуру в столь раннюю космическую эпоху. Ее свойства указывают на то, что галактические перемычки активно влияли на рост галактик за счет звездообразования и динамику газа внутри них уже спустя пару миллиардов лет после Большого Взрыва.
По информации https://nplus1.ru/news/2025/05/21/j1017a-bar
Обозрение "Terra & Comp".
