Обнаружена самая ранняя и самая удалённая спиральная галактика

Галактика Q2343-BX442, находящаяся от нас на удалении в 10,7 млрд световых лет, оказалась спиральной в эпоху, когда спиральных галактик не должно было быть. Что послужило тому причиной? Сверхмассивная чёрная дыра в центре? Карликовая галактика-компаньон? Наука пока не знает.

Скорее всего, основным фактором является влияние карликовой галактики-спутника, которое, однако, вскоре может исчезнуть. Наверняка же можно сказать одно: астрономы в очередной раз недооценили скорость эволюции Вселенной после Большого взрыва, пишет Компьюлента.

Спиральные галактики серьёзно отличаются от всех остальных типов, включая первичный для Вселенной тип протогалактик. В большинстве нормальных галактик звёзды движутся в разных направлениях, с разными скоростями, и галактический диск в целом не вращается. В спиральных всё не так: периферийные звезды движутся вокруг центра, причём со значительной скоростью и в одном направлении.

Вопрос, почему некоторые галактики — спиральные, а другие — нет, чрезвычайно труден. Первые попытки моделирования таких галактик показывали, что спиральные рукава должны быстро потерять скорость вращения и галактика просто обязана перестать быть спиральной. Механизмы, из-за которых этого не происходит, всё ещё не до конца ясны. Есть ряд теорий, из которых наиболее популярна — теория волн плотности, когда бегущая волна плотности (состояние уплотнения материи, распространяющееся по диску спиральной галактики так же, как звуковая волна бежит в газообразной среде) создаёт скачки уплотнения, не увлекая за собой частицы среды (собственно звёзды). То же самое можно видеть в стакане чая, если размешивать сахар ложкой. По этой теории, спиральные рукава — волны плотности, являющиеся устойчивыми образованиями. Но почему? Ведь если перестать помешивать ложкой в стакане, то спиралевидные волны в нём со временем исчезнут.

Иными словами, вопрос о механизме возбуждения волн плотности остаётся чрезвычайно важным, так как либо незатухающая волна плотности должна быть стоячей, с нерассеивающейся энергией, либо существует механизм, «подкачивающий» энергию в волну извне. Однако «незатухающей» волна плотности, скорее всего, не является: слишком много галактик далеки от спиральности — а значит, со временем волна может затухнуть. Да и настоящая стоячая волна может долго существовать лишь при отсутствии замедляющего воздействия, в то время как на практике такое воздействие явно есть. То есть кто-то (или что-то?) всё-таки «помешивает ложкой».

Наконец, встаёт вопрос: почему в самых древних наблюдаемых галактиках ложкой никто не мешает?

Теперь последний вопрос может быть снят. Группа астрономов из Торонтского университета (Канада) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) обнаружила, что, согласно компьютерному моделированию, галактика Q2343-BX442 на момент наблюдения имеет возраст не менее 100 млн лет, то есть образовалась как минимум 10,8 млрд лет назад — менее чем через три миллиарда лет после Большого взрыва, в тот момент, когда все остальные наблюдаемые галактики имели странную, неправильную форму. Собственно говоря, наиболее древняя из известных до этого спиральных галактик моложе 9 млрд лет, да и наша спиральная Галактика на много миллиардов лет моложе.

Почему же всего одна из наблюдавшихся в ходе исследования 306 галактик имела столь странную форму? По мнению астрономов, дело в гравитационном влиянии близкой к ней карликовой галактики. И это значит, что дни Q2343-BX442 как спиральной структуры сочтены. По расчётам, через 100 млн лет она должна потерять свою спиральную форму, поэтому астрономы полагают, что если бы мы увидели её такой, какой она действительно является сейчас, то не заметили бы и следов некогда спиральной структуры.

Дело в том, что нынешняя теория волн плотности при объяснении спиралевидности не нуждается, как принято считать, во внешнем влиянии на галактику, ведь спиралевидность должна быть свойственна и изолированному галактическому диску. Если же она образовалась только как следствие влияния карликовой галактики-спутника, то после завершения неизбежного столкновения с последней Q2343-BX442 прекратит быть спиральной.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.