Плодовитые галактики притворились квазарами, но их вычислил «Джеймс Уэбб»
Астрономы думали, что это тусклые квазары, а нашли галактики, бешено плодящие звезды-гиганты массой в сотни Солнц.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Телескоп «Джеймс Уэбб» помог раскрыть любопытное космическое самозванство. Два объекта, которые ранее считались тусклыми квазарами, на самом деле оказались чрезвычайно яркими галактиками с бешеным темпом звездообразования. Более того, их населяют молодые звезды, которые весят по оценкам свыше 200 солнц (200 M☉). В современной Вселенной такие прирожденные (не эволюционировавшие) сверхгиганты встречаются довольно редко и живут очень недолго. Работа опубликована пока как препринт на портале arXiv.
Речь идет об объектах J1450−0144 и J1429−0104. Их обнаружили в рамках обзора SHELLQs и первоначально отнесли к тусклым квазарам (faint quasars). Первый объект имеет красное смещение z=6,63, второй — z=6,80. Мы видим их такими, какими они были менее чем через 900 млн лет после Большого взрыва.
Квазар снял маску — под ней оказалась «фабрика звезд»
Проблема возникла из-за того, что на определенной границе яркости очень молодую галактику действительно непросто отличить от квазара. Оба объекта могут иметь яркий ультрафиолетовый континуум и заметную линию водорода Лайман-альфа. Слабые спектры делают ошибку астрономов простительной.
На помощь пришел JWST. Спектрограф NIRSpec обнаружил у обеих систем профили P Cygni (признак звезды Пи Лебедя) — характерный признак мощных звездных ветров от крайне массивных светил. Кроме того, спектры содержали необычно сильную широкую линию ионизованного гелия He II. При этом ожидаемых для квазара широких линий L-alpha и Mg II не оказалось. Набор признаков плохо согласовался с активной черной дырой (движущей силой квазара), зато прекрасно подходил для экстремально яркой галактики, где бушует молодое звездообразование.
Обычные модели звездного населения с верхним пределом массы около 100 M☉ не смогли воспроизвести наблюдаемое излучение. Подходящие результаты получились только при включении очень массивных звезд — тяжелее 100 солнц. Для одной из галактик расчеты допускают верхнюю границу массы свыше 225 M☉, а для другой даже модели с пределом в 475 M☉ оказались недостаточными. Кстати, для сравнения, масса упомянутой Пи Лебедя составляет всего 37 солнечных.
Астрономы оценивают темп рождения звезд в этих галактиках в 300–540 M☉ в год. Каждая система может содержать от 100 тыс. до 1 млн очень массивных звезд. Правда, исследователи подчеркивают: оценка верхнего предела массы сильно зависит от используемой модели звездных ветров, а современные модели таких ветров в основном откалиброваны по звездам в современной, а не первобытной Вселенной.
У одной галактики ультрафиолет оказался «не там»
Особенно интересна J1429−0104. Наблюдения ALMA показали мощное излучение холодной пыли и линии ионизованного углерода [C II]. Но ультрафиолетовый свет этой галактики приходит не из того же места: область ультрафиолетового излучения и область, где находятся газ и пыль, разделены дистанцией примерно в 17 600 световых лет.
Пока астрономы не знают, что именно создало такой перекос. Среди вариантов — слияние галактик, скрытая пылью центральная вспышка звездообразования или удаление пыли потоками вещества на фоне активности молодых звезд. Разобраться помогут будущие наблюдения с более высоким разрешением.
Главный вывод исследования выходит за рамки двух объектов. Если эти две галактики «удалось» принять за квазары, то среди уже найденных кандидатов могут скрываться и другие подобные «самозванцы» (Quasar Impostors). Это означает, что статистику квазаров и самых ярких галактик эпохи реионизации, возможно, придется пересмотреть.
О другой галактике-самозванке, тоже притворившейся квазаром, мы рассказали здесь.
космосАстрофизикаПоделиться
