Галактиките са знамената на Вселената, те са източникът на всичко(снимка:

Галактиките са знамената на Вселената, те са източникът на всичко
(снимка: CC0 Public Domain)

Астрономите са по-близо от всеки път до разкриването на истината по какъв начин най-големите галактики в Космоса са се разраснали толкоз бързо, преди да „ умрат ”. Защо галактиките умират е въпрос, който продължава да озадачава учените.

От Джонатан O’Калахан

Образуването на галактики във Вселената би трябвало да следва относително елементарен път. Той стартира с дребни галактики, които с времето нарастват от ден на ден и повече, до момента в който се трансфорат в гигантските галактики, които виждаме в актуалната Вселена, като нашия Млечен път. Лесно наподобява, нали?

Това обаче не се отнася за необикновен клас елиптични галактики — големи сферични скупчвания на звезди без ясна конструкция. С помощта на финансиране от Съюза откриватели са се заели да открият произхода на тези галактики и да разкрият още загадки на Вселената.

За да създадат това, те пътуват обратно във времето, като употребяват мощни телескопи, способни да наблюдават светлината до отдалечени кътчета на Вселената. Това разрешава на учените да следят галактиките такива, каквито са изглеждали в предишното, даже преди милиарди години.

„ Галактиките са знамената на Вселената. Те са източникът на всичко ”, споделя Суне Тофт, космолог в института „ Нилс Бор ” в Дания. „ Единственият метод да проумеем началото на Вселената и от кое място идваме, е да разберем в елементи сюжетите на образуването им ”.

Тофт управлява финансирания от Европейски Съюз план ConTExt, траял от 2015 до 2021 г. Целта му е да се следят някои от най-старите елиптични галактики, връщайки се обратно в първите 2 милиарда години от историята на Вселената, почнала преди 13,8 милиарда години.

Пътуване обратно във времето до отдалечени тъмни кътчета: отговори към момента няма 

Макар откривателите да са постигнали прочут прогрес в разбирането на елиптичните галактики, те към момента остават мистерия.

„ Известни са от доста години, само че методът им на формиране е като тип гатанка, тъй като са еднообразно остарели и „ мъртви ” в локалната галактика ”, споделя Тофт.

Разсъжденията зад неговото проучване са следните: колкото по-назад във времето гледаме, като следим галактики, отдалечени на милиарди светлинни години, в даден миг би трябвало да стартираме да виждаме предшествениците им и да сме в положение да разбираем по какъв начин те са съумели да се разраснат толкоз доста.

„ Но колкото и по-надалеч да гледахме, те продължаваха да наподобяват остарели и мъртви. На процедура в тях няма звездообразуване ”, споделя Тофт, като има поради процеса, който е в основата на еволюцията на галактиките.

Това значи, че в ранната Вселена галактиките би трябвало да са разраствали доста бързо. Все още обаче не е ясно тъкмо по какъв начин и по кое време се е случило това.

Има и друга мистерия — в случай че галактиките са се разраснали бързо, за какво този развой е спрял? И какво значи това за разбирането ни на йерархичния градеж на галактиките във Вселената, която се състои от звезди, планетарни системи, звездни купове и галактики?

„ Първи би трябвало да са се образували дребните галактики. Защо тогава тези солидни галактики са първите, които се образуват? ”, споделя Тофт.

Звездообразуване

Хипотезата му е, че тези галактики може и са претърпели натоварен развой на звездообразуване при започване на своята история, трансформирайки се в това, което се назовава „ галактики с интензивно звездообразуване ”.

Количествата прахуляк и газ в тези галактики са извънредно плътни и всяка година те могат да образуват звезди с маса хиляди пъти по-голяма от тази на Слънцето. За съпоставяне нашият Млечен път приблизително образува приблизително една нова слънчева маса на година.

Тофт се залавя за работа, като употребява телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array) в Чили, както и галактическите телескопи Хъбъл и Шпицер, които по това време се движат в орбита към Земята.

Той открива, че в първите един до два милиарда години след Големия гърмеж „ е имало задоволително от тези звездообразуващи галактики, които да се трансфорат в мъртви галактики ”. Тези галактики са били плътни и компактни и са наподобявали ядрата на елиптичните галактики, които виждаме през днешния ден.

Тофт работи по догатката, че тези прародители на елиптичните галактики са се образували бързо във Вселената, преди нещо да е прекратило звездообразуването в тях.

След това, през идващите към 10 милиарда години, те последователно натрупват повече звезди, като гълтам по-малки галактики и прибавят техните звезди към външните си области. Така елиптичните галактики остават остарели и мъртви, само че не престават да се разрастват до големи размери.

Ранното разгръщане на елиптичните галактики евентуално е било разследване от сливането на галактики, което е провокирало звездообразуване.

„ Имаме две огромни галактики, които се сблъскват челно, а газът се компресира в центъра на този конфликт ”, споделя Тофт. „ Това е належащо, с цел да има доста високи темпове на звездообразуване ”.

Все още остава неразбираемо обаче по какъв начин тези галактики са „ се изключили ”. Как са спрели да образуват звезди толкоз бързо и най-после да се трансфорат в мъртвите галактики, които виждаме през днешния ден?

Изгасване на звездообразуването

Сирио Бели, астроном в университет в Болоня, Италия, изследва този проблем със своя план Red Cardinal — финансирана от Европейски Съюз самодейност, която се извършва от 2023 до 2028 г.

Той употребява мощния галактически телескоп Джеймс Уеб (JWST), който се движи в орбита към Слънцето, с цел да изследва тези ранни галактики по метод, който в никакъв случай до момента не е бил вероятен. Идеята, която поражда, е че еволюцията на тези галактики се дължи на черните дупки, ситуирани в центъра им.

В центъра на съвсем всяка вселена през днешния ден, в това число и нашата, има — голям обект с маса милиони или милиарди пъти по-голяма от тази на нашето Слънце. Тези черни дупки провокират образуването и еволюцията на галактиките, като разбъркват и изхвърлят газ и прахуляк през цялата им история.

Бели открива, че тези черни дупки може да са повода за прекъсването на звездообразуването в ранните галактики — развой, именуван „ изгасване ”.

През април 2024 г. екипът му употребява телескопа JWST, за заяви за откриването на солидна вселена, която е в развой на изгасване към 2,6 милиарда години след Големия гърмеж. „ Това е щастлива случайност, тъй като наблюдавахме тази вселена тъкмо когато се случваше изгасването ”, споделя той.

Изглежда, че галактиката до неотдавна се е разраствала. „ Тя просто престана да образува звезди ”, споделя Бели.

„ Същевременно наблюдавахме този великански вятър, излизащ от галактиката. Смятаме, че това се дължи на свръхмасивната черна дупка в центъра ѝ ”.

Идеята е, че черната дупка става извънредно дейна, което „ избутва газа на открито от галактиката ”, споделя Бели. „ Така няма газ за образуване на нови звезди. Прилича на автомобил, останал без гориво ”.

Не е ясно тъкмо за какво черната дупка е станала дейна. Една от опциите е, откакто черната дупка е погълнала задоволително материал и натрупала задоволително маса, тя ненадейно да стартира да освобождава доста сила, която предизвиква изгасването.

„ Смятаме, че щом една вселена доближи избрана маса от 100 милиарда слънчеви маси, всички те в последна сметка изгасват ”, споделя Бели. „ Не следим нито една солидна вселена в днешната Вселена, която към момента да образува звезди ”.

Изключително огромен телескоп за по-нататъшни проучвания

Повече отговори може да дойдат от нови телескопи, като Европейския изключително огромен телескоп (ELT), който понастоящем се построява в Чили и би трябвало да стартира работа през 2028 г.

„ С ELT можем да преглеждаме в елементи вътрешността на тези галактики в ранната Вселена ”, споделя Бели — нещо, което JWST не може да направи.

Това ще покаже на откривателите общия ритъм на звездообразуване, само че също и „ къде се образуват звездите ”, споделя той. „ Ако ELT работи както е дадено, би било в действителност впечатляващо ”.

Определянето на механизма на процеса на изгасване ще бъде от решаващо значение за разплитането на загадката за какво галактиките умират — проблем, който продължава да озадачава учените.

„ Не би трябвало да е допустимо, тъй като когато една вселена е в ранната Вселена, тя е изпълнена с газ ”, споделя Тофт.

„ Как се минава от образуването на хиляди слънчеви маси годишно към нищо? Ако желаеме да потвърдим, че причина са черните дупки, би трябвало да открием галактики в самия развой на прекъсване ”.

Като разберем това, ще научим по какъв начин се е зародил Космосът подобен, какъвто го виждаме през днешния ден.

Изследванията в тази публикация са финансирани от Европейския научноизследователски съвет (ЕНС). Възгледите на интервюираните лица не отразяват безусловно позицията на Европейската комисия. Статията е оповестена за пръв път в, списанието на Европейски Съюз за проучвания и нововъведения.