Астрономы засвидетельствовали рождение гигантской галактики в ранней Вселенной

Астрономы впервые наблюдали компактную группу галактик в ранней Вселенной, которая находится на пороге грандиозного слияния. Система SCGG-z5, существовавшая спустя 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва, демонстрирует все признаки будущего объединения в гигантскую эллиптическую галактику.

Международная группа астрономов сумела заглянуть в эпоху активного формирования массивных галактических структур, зафиксировав редкий момент непосредственной сборки крупной системы. Обнаруженный объект SCGG-z5 представляет собой скопление из шести галактик, сжатых в относительно небольшом объёме, и уже сейчас проявляет динамические черты, характерные для будущего масштабного слияния.

Согласно стандартной космологической модели ΛCDM, эволюция галактик протекает иерархически — путём последовательных столкновений и поглощений меньших систем более крупными. Однако прямое наблюдение этого процесса в ранней Вселенной требует обнаружения плотных областей, где галактики находятся в тесном соседстве и активно гравитационно взаимодействуют. Открытие SCGG-z5 стало именно таким долгожданным свидетельством.

Объект был идентифицирован командой под руководством Рональда Лайшрама из Национальной астрономической обсерватории Японии. Его красное смещение z=4,97 указывает на возраст Вселенной всего 1,2 млрд лет — менее 10% от нынешнего. Все шесть членов группы подтверждены спектроскопически по эмиссионным линиям водорода, что гарантирует точность измерения расстояний, в отличие от фотометрических оценок.

Галактики сжаты в область диаметром около 16 тысяч парсек (примерно 52 тысячи световых лет) — это вдвое меньше диаметра Млечного Пути. Для сравнения, наша Галактика в одиночку занимает пространство почти в два раза больше, тогда как здесь в аналогичном объёме теснятся шесть самостоятельных систем. Такая высокая плотность неизбежно приводит к активным гравитационным возмущениям.

Анализ звездообразования показал, что три галактики формируют светила с нормальной или повышенной интенсивностью, а одна — заметно быстрее остальных. Все шесть имеют искажённую, неправильную морфологию, что типично для систем, испытывающих приливные взаимодействия. Карты распределения молодых звёзд свидетельствуют о том, что в некоторых галактиках газ стекается к центру, обеспечивая рост «изнутри наружу». Однако самая массивная из них демонстрирует обратную картину: в ядре активность понижена, тогда как на периферии бурно идёт рождение звёзд. «Условия в группе уже начинают определять различные эволюционные пути её членов задолго до окончательного объединения», — отмечают исследователи.

Динамика группы крайне нестабильна: галактики движутся друг относительно друга с высокими скоростями, позволяя совершить несколько тесных пролётов за промежуток около 14 миллионов лет. Это не медленное сближение, а активный, бурный процесс, который быстро приведёт к перестройке всей структуры.

Сравнение наблюдений с космологическими симуляциями EAGLE позволяет предсказать, что уже через 400 миллионов лет (к красному смещению z~3–4) все шесть компонентов полностью сольются в единую систему. Затем объединённая галактика продолжит наращивать массу и к эпохе z~1 (возраст Вселенной около 6 млрд лет) достигнет звёздной массы в 100 миллиардов солнечных масс, став, вероятно, центральной доминирующей галактикой будущего скопления.

Весь цикл — от начала активного звездообразования до финального слияния — занимает примерно 800 миллионов лет. Авторы открытия называют SCGG-z5 прямым наблюдательным подтверждением ранней сборки галактических групп в первые миллиарды лет космической истории. Для дальнейшего изучения они планируют задействовать телескоп JWST для детальной спектроскопии газа и интерферометр ALMA для картирования холодного газового компонента.