Международная команда астрономов с помощью комплекса радиотелескопов ALMA обнаружила гигантские, светящиеся потоки ионизированного углерода, окутывающие три сталкивающиеся галактики в сердце протоскопления SPT2349-56. Это открытие, опубликованное в The Astrophysical Journal, проливает новый свет на то, как самые массивные галактики во Вселенной формировались более 12 миллиардов лет назад.
Протоскопление SPT2349-56, наблюдаемое в ту эпоху, когда возраст Вселенной составлял лишь 1.4 миллиарда лет, является «космической фабрикой» по производству звёзд. В его ядре находится три ультра-ярких инфракрасных галактики, переживающих экстремальную вспышку звездообразования. Новые сверхглубокие наблюдения в линии [C II] (158 мкм) выявили, что эти галактики окружены сложной системой протяжённых потоков газа, растянувшихся на 60 000 световых лет.
Эти потоки, напоминающие «бусы на нитке», фрагментированы на отдельные сгустки размером примерно с 5 000 световых лет каждый. Анализ показал, что газ в этих сгустках необычайно ярко светится в линии [C II] по сравнению с излучением пыли. Это указывает на то, что газ сильно разогрет ударными волнами, вероятно, в результате мощных приливных взаимодействий между сливающимися галактиками.
«Мы видим прямое свидетельство того, как гигантские галактики в ранней Вселенной стремительно росли, выбрасывая и нагревая гигантские резервуары газа в процессе множественных слияний«, — объясняют суть открытия авторы исследования.
Учёные пришли к выводу, что обнаруженные потоки — это приливные «хвосты», выброшенные в межгалактическую среду в результате гравитационного танца трёх центральных галактик. Эти выбросы не только обедняют галактики газом для звездообразования, но и играют ключевую роль в обогащении металлами и нагреве формирующейся среды будущего скопления галактик.
Открытие ярких потоков [C II] служит уникальным маяком, отмечающим активную фазу «монолитного коллапса» — быстрого, диссипативного формирования массивной эллиптической галактики в центре скопления. Это предоставляет новые наблюдательные доказательства в пользу сценария, согласно которому гигантские эллиптические галактики в центрах современных скоплений пережили короткую, но экстремальную фазу роста в далёком прошлом Вселенной.
Исследование стало возможным благодаря комбинации данных нескольких наблюдательных кампаний на телескопе ALMA, что позволило достичь беспрецедентной чувствительности для выявления слабого, протяжённого излучения.