Ученые выяснили, почему карликовые галактики порождают больше звёзд, чем большие
Наука

Ученые выяснили, почему карликовые галактики порождают больше звёзд, чем большие

27 ноября 2023 года, 08:56

Вопреки очевидной логике, рождение новых звёзд протекает наиболее активно не в огромных галактиках, а в карликовых, где можно увидеть громадные области звездообразования. И лишь сейчас исследователи из Мичиганского университета предложили разгадку этого парадокса: всё дело в регулярности взрывов сверхновых и задержках выбросов газа.

Жизнь звёзд внутри небольших галактик во многом отличается от того, что мы наблюдаем в гигантах вроде Млечного Пути. В частности, массивные звезды (примерно в 20-200 раз тяжелее Солнца) в них гораздо реже превращаются в сверхновые — обычно сразу коллапсируя в чёрную дыру. На первый взгляд это не способствует звездообразованию, ведь выбросов газа — ключевого элемента для рождения будущих светил — не происходит.

Но дьявол кроется в деталях: в крупных галактиках сверхновых так много, что выбрасываемый ими газ образует сверхмощный «космический ветер». Который, вместо того, чтобы стать строительным материалом для новых звёздных поколений, быстро уносится за пределы галактики. А звездообразование без газа угасает.

Что же касается галактик поменьше — то их «спасает» более скромная гравитация и иной химический состав: «При низкой металличности — в относительно незагрязнённой галактической среде — происходит задержка в начале сильных сверхветров на 10 миллионов лет, что, в свою очередь, приводит к более интенсивному звездообразованию», — отмечает Мишель Джекмен, студентка Мичиганского университета, что не мешает ей быть полноправным соавтором исследования.

Это изящное построение объясняет и то, почему в больших галактиках области звездообразования расположены в основном в центре, или (если галактика спиральная) по краям «рукавов». Кроме того, этот период затишья в 10 миллионов лет дает астрономам возможность рассмотреть картину, очень похожую на то, что имела место на заре Вселенной.

Речь идёт о ультрафиолетовом излечении, которое вырывается из карликовых галактик не постоянно, а спустя регулярные промежутки времени — эффект, называемый на научном сленге «моделью частокола». А ведь именно ультрафиолетовое излучение миллиарды лет назад сделало Вселенную прозрачной — ионизируя водород, которым наиболее насыщена космическая среда.

«Поэтому изучение карликовых галактик с низкой металличностью и большим количеством ультрафиолетового излучения в чем-то похоже на изучение космического рассвета. …Это ведь так увлекательно — наблюдать в галактиках, существующих сегодня, то, что происходило так невероятно давно», — обращает внимание Джекман.

Но, что самое удивительное — буквально тут же воспоследовало новое, уже практическое исследование (с использованием телескопа «Хаббл»), которое на примере Mrk 71 — области в соседней карликовой галактике на расстоянии около 10 миллионов световых лет от нас — подтвердило правильность выводов Джекман и её старших коллег. Там действительно нет горячего сверхветра, зато звездообразование и ультрафиолетовое излучение наблюдаются в чётком соответствии с предложенной моделью.

«Наши результаты также могут быть важны для объяснения свойств древнейших во Вселенной галактик, которые прямо сейчас наблюдаются космическим телескопом «Уэбб». Я думаю, мы все еще находимся в процессе понимания результатов данного открытия», — подчеркнула астроном Калифорнийского университета, Салли Оей.

Статья, объясняющая открытые закономерности, опубликована в Астрофизическом журнале.