653
Уявіть собі галактику, яка одночасно шалено народжує нові зорі й власноруч перекриває собі «кисень» для майбутнього. Саме таку космічну сцену зафіксував телескоп Джеймса Вебба: потужний «галактикогубний» вітер викидає газ у космос удвічі швидше, ніж із нього встигають народжуватися зорі. За версією астрономів, подібний сценарій може одного дня зупинити народження зірок і в нашому Чумацькому Шляху.
Про це йдеться в роботі міжнародної команди астрономів, яку описало видання Live Science.
Що відомо коротко
- Система галактик CRISTAL-02 спостерігається такою, якою вона була лише через 1 мільярд років після Великого вибуху.
- Її зоряна маса становить близько 10 мільярдів сонячних мас, і це пізня стадія багатогалактичного зіткнення.
- З галактики виривається гігантський потік газу масою близько 1,5 мільярда сонячних мас, що летить зі швидкістю сотні миль за секунду.
- CRISTAL-02 утворює приблизно 260 сонцеподібних зір на рік, але втрачає понад 500 сонячних мас газу на рік.
- Ефективність таких викидів газу, за порівнянням із 99 іншими системами за 12 мільярдів років історії Всесвіту, виявилася приблизно сталою.
Як галактика сама собі перекриває «паливо»
Коли галактики стикаються, це не схоже на вибух поїздів, а радше на повільне злиття двох міст у мегаполіс. Їхні газові хмари зіштовхуються, стискаються й запускають справжній зоряний «бебі-бум» — народжуються тисячі нових світил, у тому числі надмасивні зорі, які живуть усього кілька мільйонів років.
Ці молоді й масивні зорі, а також їхні вибухи наднових, працюють як гігантські космічні фени. Вони видувають із галактики холодний молекулярний газ — саме той матеріал, з якого мали б народжуватися наступні покоління зірок. Якщо уявити галактику як місто, то газ — це її вода й електрика. Потужний вітер просто виносить «комунікації» за межі міста, перш ніж їх встигнуть використати.
У CRISTAL-02 цей процес доведений до крайності: за словами першої авторки роботи Ребекки Девіс (Rebecca Davies), галактика викидає матеріал удвічі швидше, ніж утворює нові зорі. Тобто вона живе на повній швидкості, але одночасно спорожнює власний бак із пальним.
Що саме побачили JWST та ALMA
Щоб зазирнути в цей ранній етап історії Всесвіту, астрономи поєднали можливості інфрачервоного телескопа Джеймса Вебба (JWST) та радіотелескопа ALMA в пустелі Атакама в Чилі. Вони спостерігали систему CRISTAL-02, коли Всесвіту було лише близько мільярда років.
CRISTAL-02 — це злиття кількох галактик, яке вже наближається до фінальної стадії. Система має зоряну масу приблизно 10 мільярдів мас Сонця і демонструє гігантський шлейф газу, майже завдовжки з саму систему. Цей газ вилітає в міжгалактичний простір зі швидкістю сотні миль за секунду.
За оцінками дослідників, галактика щороку формує близько 260 нових зір масою, подібною до Сонця — це утричі більше, ніж у типових галактик зі схожою масою й віком. Водночас вона втрачає понад 500 сонячних мас газу на рік, тобто приблизно в 20 разів швидше, ніж це зазвичай відбувається в масивних галактиках.
Якщо такий відтік газу триватиме, за оцінкою співавтора Андреаса Файста (Andreas Faisst), запас палива для зореутворення може вичерпатися менш ніж за 100 мільйонів років — це буквально «мить» у масштабах космічної історії.
Чому це розв’язує загадку «мертвих» галактик раннього Всесвіту
Спостереження JWST показали дивну картину: вже в перший мільярд років після Великого вибуху галактики встигли стати дуже масивними, а ще через приблизно мільярд років багато з них уже виглядали «мертвими» — майже не утворювали нових зірок.
Астрономи давно підозрювали, що винні потужні галактичні вітри, які видувають газ. Але прямих доказів того, що саме зоряні вітри можуть настільки ефективно «глушити» зореутворення на такій ранній стадії, бракувало. CRISTAL-02 дає живу картинку цього процесу в дії.
Раніше комп’ютерні моделі часто покладали основну відповідальність на активні чорні діри в центрах галактик: їхні струмені й викиди можуть тривати сотні мільйонів років навіть після того, як зореутворення згасає. У випадку CRISTAL-02 дослідники не можуть повністю виключити роль чорної діри, але дані добре узгоджуються зі сценарієм, де головну роль відіграють саме зоряні вітри й вибухи наднових.
Команда також порівняла CRISTAL-02 із вибіркою з 99 інших подібних викидів, що охоплюють близько 12 мільярдів років космічної історії. Виявилося, що «ефективність» таких вітрів — тобто те, наскільки добре вони виносять газ із галактик — залишалася приблизно сталою, навіть коли самі галактики змінювалися разом зі старінням і розширенням Всесвіту.
Що це означає для майбутнього Чумацького Шляху
Механізми, які вбивають галактики в ранньому Всесвіті, не зникли — вони працюють і сьогодні. За словами Ребекки Девіс, майже половина масивних ранніх галактик взаємодіє з сусідніми, тож подібні зіткнення й «галактикогубні» вітри — не рідкісний виняток, а поширене явище.
Наш Чумацький Шлях теж не вічний острів спокою. Приблизно через 4,5 мільярда років він зіткнеться з найближчою великою сусідкою — галактикою Андромеди. За версією Андреаса Файста, це злиття, ймовірно, запустить потужний спалах зореутворення, пов’язаний із сильними зоряними вітрами — можливо, дуже схожими на ті, що спостерігаються в CRISTAL-02.
Після цього Чумацький Шлях та Андромеда, за очікуваннями астрономів, перетворяться на велику, відносно «тиху» еліптичну галактику, де нові зорі народжуватимуться значно повільніше. Тобто наша галактика теж може «жити швидко й померти молодою» за космічними мірками.
FAQ
Це вже остаточний доказ, що зоряні вітри вбивають галактики?
Ні, це потужний, але не єдиний фрагмент пазла. Спостереження CRISTAL-02 прямо показують, що зоряні вітри можуть дуже ефективно виносити газ і пригнічувати зореутворення в ранньому Всесвіті. Водночас дослідники не можуть повністю виключити внесок активної чорної діри, тож картина, ймовірно, поєднує кілька механізмів.
Чому астрономи раніше не бачили такі процеси так чітко?
Без чутливості JWST і ALMA було важко зазирнути настільки далеко в минуле й розрізнити деталі в далеких галактичних системах. Тепер, коли ми можемо спостерігати галактики вже через мільярд років після Великого вибуху, стає можливим безпосередньо бачити викиди газу й оцінювати їхню роль у «смерті» галактик.
Чи небезпечні ці процеси для життя в нашій галактиці зараз?
На людських часових масштабах — ні. Зміни, пов’язані з галактичними вітрами й зіткненнями галактик, тривають сотні мільйонів і мільярди років. Для нас це радше спосіб зрозуміти далеке минуле й дуже віддалене майбутнє Чумацького Шляху, а не привід для негайного занепокоєння.
Як ці результати допомагають покращити космологічні моделі?
Щоб змоделювати еволюцію Всесвіту, потрібно знати, як саме галактики втрачають газ і припиняють утворювати зорі. Обмеження на ефективність викидів газу в різні епохи дозволяють точніше налаштовувати комп’ютерні симуляції. Це допомагає пояснити, чому сучасний Всесвіт виглядає саме так, із сумішшю активних і «мертвих» галактик.
Виявляється, галактика може загинути не від зовнішнього удару, а від власного шаленого зростання — у спробі народити якомога більше зірок вона запускає вітри, що видувають її майбутнє в космос. Коли ми дивимося на CRISTAL-02, ми бачимо не лише драму раннього Всесвіту, а й можливе дзеркало долі нашого Чумацького Шляху через мільярди років.
Вітер вбиває галактики і може зупинити народження зірок Чумацького Шляху з’явилася спочатку на Цікавості.
