Стандартная космологическая модель (ΛCDM) предсказывает, что галактики растут иерархически — путем слияний. Меньшие галактики постепенно объединяются, формируя все более крупные структуры. Но чтобы увидеть этот процесс в действии, нужно найти в ранней Вселенной плотные области, где галактики сжаты в небольшой объем и активно взаимодействуют.
Именно такую область обнаружила команда под руководством Рональда Лайшрама из Национальной астрономической обсерватории Японии. Объект, названный SCGG-z5, находится на красном смещении z=4,97, что соответствует времени, когда Вселенной было всего 1,2 млрд лет (менее 10% ее текущего возраста). Группа состоит из шести галактик, и все они подтверждены спектроскопически — то есть их расстояние измерено по конкретным линиям в спектре, а не оценено по цвету.
Эти шесть галактик сжаты в область диаметром всего 16 тыс. парсек (около 52 тыс. световых лет) — это примерно половина диаметра Млечного Пути. Для сравнения: наша Галактика в одиночку занимает пространство примерно вдвое больше, а здесь в таком же объеме теснятся шесть самостоятельных систем.
Измерения показали, что три галактики формируют звезды с нормальной или повышенной скоростью, а одна — заметно быстрее остальных. Все шесть имеют искаженную, неправильную форму — как и ожидается при активных гравитационных взаимодействиях. Карты звездообразования указывают на то, что газ может стекаться к центрам некоторых галактик (признак роста «изнутри наружу»). Но самая массивная галактика показывает обратную картину: в центре относительно спокойно, а на окраинах активно.
Группа динамически «неспокойна». Галактики движутся друг относительно друга с достаточной скоростью, чтобы совершить несколько близких пролетов в течение примерно 14 миллионов лет. Это не медленное сближение, а активный процесс.
Сравнивая SCGG-z5 с моделями космологического моделирования EAGLE, авторы предсказывают, что через 400 млн лет (к красному смещению z~3–4) все шесть галактик полностью сольются в одну систему. Затем эта объединенная галактика продолжит расти и к z~1 (когда Вселенной будет около 6 млрд лет) достигнет звездной массы в 100 млрд солнечных масс, став, возможно, центральной, самой яркой галактикой будущего скопления.
Весь процесс — от начала звездообразования до финального слияния — занимает около 800 млн лет. Авторы называют SCGG-z5 «прямым наблюдательным подтверждением ранней сборки групп галактик» в первые миллиарды лет существования Вселенной. Для дальнейшего изучения они планируют использовать JWST для спектроскопии газа и ALMA для наблюдений холодного газа.
Статья опубликована на портале нерецензированных научных материалов arXiv.
Ранее Наука Mail рассказывала, как астрономы изучили источник странного космического сигнала и наши огромную радиогалактику.