Астрофизики объяснили комковатую структуру древних галактик через всплески звездообразования
Астрофизики опубликовали новый анализ структуры галактик в ранней Вселенной. В работе, размещенной на arXiv, использованы наблюдения космического телескопа Джеймс Уэбб и результаты симуляций проекта THESAN-ZOOM.
Ранее телескоп Джеймс Уэбб обнаружил, что галактики на высоких красных смещениях отличаются большим разнообразием форм. Среди них встречаются как гладкие объекты, так и нерегулярные, комковатые структуры. Физическая природа этих образований долгое время оставалась неясной.
В новом исследовании ученые применили метод на основе спектров мощности для количественной оценки комковатости галактик на разных пространственных масштабах. Моделирование THESAN-ZOOM учитывает многофазную межзвездную среду и использует современную модель формирования галактик.
Расчеты показали, что распределение полной звездной массы в галактиках обычно гладкое, однако в линиях H-альфа, дальнем ультрафиолете и оптическом диапазоне отчетливо видны сгустки. Эти неоднородности проявляются на масштабах примерно от ста до тысячи парсек.
Спектры мощности для различных индикаторов звездообразования следуют степенному закону с показателем от минус первой до минус второй степени. Чем чувствительнее индикатор к недавнему звездообразованию, тем более пологий спектр, что говорит об усилении мелкомасштабных структур и пространственной перемежаемости молодых звездных популяций.
Авторы связывают такую картину с сильно сжимаемой, ударно-доминированной межзвездной средой, где звездная обратная связь и оттоки перестраивают плотный газ в волокнистые и комковатые структуры. Слабая обратная связь на ранних этапах усиливает мелкомасштабную неоднородность как в распределении массы, так и в распределении света.
Кроме того, комковатость галактик сильно меняется в течение цикла вспышечного звездообразования. Это означает, что наблюдаемые выборки могут быть смещены в сторону галактик, которые оказались в фазе повышенного звездообразования.
По мнению исследователей, комковатость галактик может стать дополнительным индикатором для изучения вспышечного звездообразования в ранней Вселенной.
