«Мертвые» галактики показали эволюцию массивных галактик

Международная команда, возглавляемая исследователями Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, наблюдала крупные мертвые галактики, возникшие в ранней Вселенной. Работа велась с помощью инфракрасной камеры телескопа Субару и спектрографа (MOIRCS). Они обнаружили поразительное сходство звездного содержимого этих объектов с массивными эллиптическими галактиками. Кроме того, они определили прародителей этих галактик, формировавших звезды в более раннюю космическую эпоху. Ученые показали образование и эволюцию массивных галактик за 11 миллиардов лет космического времени.

В локальной Вселенной массивные галактики, создавшие более 100 млрд звезд, являются преимущественно мертвыми эллиптическими галактиками, то есть, без каких-либо признаков активного звездообразования.

Когда в таких галактиках произошло прекращение звездообразования и почему?

Научно-исследовательская группа использовала результаты записей "ископаемых" звезд в спектрах далеких мертвых галактик, которые дают важный ключ к разгадке возраста, содержанию металлов и частоте элементов. Местным массивным мертвым галактикам около 10 млрд лет, в них содержится много тяжелых элементов. Кроме того, существуют альфа-элементы с атомной массой кратной 4, т.е. ядру гелия (здесь: элементы, производимые сверхновыми II типа, такие как кислород, неон, магний, кремний, сера, кальций, титан), по которым измеряют продолжительность звездообразования. Они более многочисленны, чем железо и показывают, что эти галактики сформировали большое количество звезд за очень короткий период времени.

Команда исследовала содержание звезд в галактиках далекой Вселенной в целях изучения эволюции галактик в период наиболее близкий к эпохе их формирования и воспользовалась способностью MOIRCS наблюдать одновременно несколько объектов, опираясь на данные 24 слабых галактик. Был создан композитный спектр сопоставимого качества соответствующий 200 часам работы телескопа Subaru.

Композитный спектр 24 массовых мертвых галактик в ранней Вселенной эквивалентен 200 часам наблюдений телескопа Subaru. Прямоугольники в спектре указывают спектральные особенности, которые используются для расчета возраста, количества тяжелых элементов и числа α-элементов в звездных популяциях этих галактик Фото: ETH Zürich/NAOJ

Анализ композитного спектра показывает, что возраст этих галактик, если считать после Большого Взрыва, уже составляет 1 млрд лет. Они производят в 1,7 раза больше тяжелых элементов, чем водорода, а их количество альфа-элементов вдвое превышает содержание железа в солнечных данных. Впервые в таких далеких мертвых галактиках было измерено содержание альфа-элементов, которое показало что звездобразование в этих галактиках длилось менее одного млрд лет и на этом прекратилось .

Космическая эволюция - возраст (слева), обилие тяжелых элементов (в центре) и число альфа-элементов в сравнении с железом (справа) массивных мертвых эллиптических галактик. Серые точки показывают данные результатов других исследований, предшествовавших работе. Цветная полоса в левой группе - предположение их эволюции, если такие крупные эллиптические галактики сформировались 10 - 11 миллиардов лет назад (красное смещение 2,3) и развивались в современной Вселенной без образования новых звезд (красное смещение ноль). Прогноз очень хорошо согласуется с наблюдаемой тенденцией. Средняя и левая панели четко показывают, что химический состав массивных эллиптических галактик не развивается в течение всего этого космического времени
Фото: ETH Zürich/NAOJ

Как выглядят массивные мертвые галактики, когда они создают звезды?

Команда исследовала их прародителей на основе спектрального анализа. Предшественники должны были формировать звезды во Вселенной за миллиард лет до наблюдаемой эпохи мертвых галактик. Ученые действительно обнаружили такие крупные звездообразующие галактики в соответствующую эпоху и с тем темпом формирования звезд, который ожидался от спектров. Если бы эти активные галактики продолжали создавать звезды с той же скоростью, они немедленно стали бы более массивным, чем мы видим их в современной Вселенной. Поэтому эти галактики прекратят в ближайшее время звездообразование и перестанут расти.

Это исследование установило последовательную картину истории массивных галактик за более чем 11 миллиардов лет космического времени.

"Мы хотели бы изучить эволюцию галактик более подробно с помощью метода object-by-object и распространения его на еще более раннюю эпоху".
Доктор Масато Онодера, возглавляющий команду

Источник: arxiv.org

 

Related posts:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Перед отправкой комментария решите простой примерчик! * Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.