«Лишний» ультрафиолет рассказал об истории роста эллиптических галактик

«Лишний» ультрафиолет рассказал об истории роста эллиптических галактик

Если бы ботаники, изучая рост деревьев, наблюдали за процессом исключительно в реальном времени, эта профессия навсегда осталась бы уделом лишь сверхтерпеливых сверхлюдей. К счастью, есть годичные кольца, посмотрев на которые можно узнать, как много жизненных циклов осилило дерево (и даже, до некоторой степени, какими эти циклы были). Нечто подобное есть и в астрономии, благо галактики и даже звёзды живут в миллиарды раз дольше растений, что делает наблюдение за их ростом «на глазок», мягко говоря, не слишком эффективным.

Один из самых сложных вопросов для понимания «истории» галактик — выявление их зон роста. Что происходит раньше: вспышка звездообразования в центре и последующее возникновение светил на окраине — или же, напротив, газ, попадающий в галактику, сначала даёт жизнь светилам на периферии?

Сара Петти (Sara Petty) из Виргинского политехнического университета (США) вместе с коллегами проанализировала данные принадлежащего НАСА «Широкоугольного наблюдателя в ИК-лучах» (WISE) и ряда других космических аппаратов и считает, что знает ответ. «Вначале быстрый период звездообразования образовал массу звёзд в центре галактик, а затем процесс стартовал и во внешних регионах. Со временем галактики прекратили рождать звёзды, став значительно менее активными, — утверждает учёный. — Эта поздняя фаза могла быть вызвана небольшими слияниями с богатыми газом галактиками-соседями, которые обеспечили топливо, необходимое для формирования новых светил».

Этот сценарий подсказывает путь решения давней астрономической загадки: речь идёт о «красных и мёртвых», то есть старых эллиптических галактиках, наполненных красными звёздами, одновременно очень старыми и долгоживущими. Из их периферийных регионов исходит масса ультрафиолета, в то время как обычно его генерируют молодые и горячие светила, коих в «красных и мёртвых», казалось бы, нет.

Сара Петти и её товарищи полагают, что источником этого чуднóго ультрафиолета являются... старые горячие звёзды. Проанализировав снимки одних и тех же участков неба в разных диапазонах, астрономы утверждают, что УФ-излучение в эллиптических галактиках рождают те светила, которые сбросили свою оболочку и разогрелись до такой степени, что вновь стали испускать свет, но с более короткой длиной волны. В норме такая фаза в жизни старой звезды не слишком долгая (затем светило вновь тускнеет), поэтому феномен не отнесёшь к часто наблюдаемым. Однако поскольку в старых галактиках бывает очень много звёзд почтенного возраста, даже та их часть, что находится на этом сравнительно коротком отрезке общей последовательности, успевает создать загадку ультрафиолета, исходящего оттуда, где его «не должно быть».

Если принять теорию формирования галактик «изнутри наружу», становится понятно и то, почему этот УФ виден в основном на периферии эллиптических галактик. В центре даже процессы старения звёзд в основном уже завершились, остались лишь красные карлики, могущие закончить свой жизненный путь не за десяток миллиардов лет, как Солнце, а, скажем, за триллион лет (чем меньше масса, тем дольше «коптит небо» звезда на главной последовательности).

В то же время вторая вспышка звездообразования произошла в эллиптических галактиках на окраине, поэтому там чаще встречаются старые звёзды, уже сбросившие верхние слои, но ещё не остывшие до температур, после которых их уже не различить с большого удаления. Понять, что именно они обеспечивают «лишний» ультрафиолет, помогло сопоставление изображений эллиптических галактик в ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра: молодые и старые звёзды имеют разные соотношения УФ- и ИК-компонентов в собственном излучении, и сравнение последних позволило выявить истинный возраст виновников «странного» ультрафиолетового свечения.

Отчёт об исследовании опубликован в издании Astronomical Journal, а его препринт доступен на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.