Астрономи са наблюдавали хиперярка инфрачервена галактика, която изглежда се върти по изненадващо подреден начин, както се разкрива при нови наблюдения, използващи гравитационна леща, предизвикваща рядко явление, наречено "Айнщайнов пръстен".

Галактиката PJ0116-24, разположена на 10 милиарда светлинни години от Земята, изглежда проявява характеристики, които противоречат на стандартната представа, за да се получи такава интензивна яркост, е необходимо сливането на галактики.

Революционните открития, които са описани подробно в наскоро публикувана статия в Nature Astronomy, изглежда сочат към появата на бързо образуване на звезди в хиперярките инфрачервени галактики (HyLIRG), разкривайки, че това може да се случи чрез вътрешни процеси. Откритието поставя нови предизвикателства пред съществуващите представи на астрономите за това как възникват подобни формации.

Ярките инфрачервени галактики

Ярките инфрачервени галактики или LIRG (Luminous infrared galaxy) са галактики със , измерване на яркостта, над 10 ¹¹ пъти светимостта на Слънцето (L☉). Инфрачервените галактики излъчват повече енергия в инфрачервения диапазон, отколкото при всички други дължини на вълните взети заедно. Светимостта на LIRG е 100 милиарда пъти по-голяма от тази на Слънцето.

Галактики със светимост над 10 ¹² L☉ са ултраярки инфрачервени галактики (ULIRG). Галактики, надвишаващи 10 ¹³ L☉, се определят като хиперярки инфрачервени галактики (HyLIRG). Тези, надвишаващи 10 ¹⁴ L☉, са изключително ярки инфрачервени галактики (ELIRG).

Инфрачервените галактики изглеждат единични, богати на газ спирали, чиято инфрачервена светлина се създава до голяма степен от образуването на звезди в тях. Допълнителната инфрачервена светимост на LIRG може да идва и от наличието на активно галактическо ядро ​​(свръхмасивна черна дупка), което се намира в центъра.

Тези галактики излъчват повече енергия в инфрачервената част на спектъра, която не се вижда с просто око. Енергията, отделяна от LIRG, е сравнима с тази на квазар, който преди се смяташе за най-високо енергийният обект във Вселената.

LIRG са по-ярки в инфрачервения, отколкото в оптичния спектър, тъй като видимата светлина се абсорбира от големи количества газ и прах, а прахът отново излъчва топлинна енергия в инфрачервения спектър.

Рядък ярък феномен

Нови изображения, публикувани от Европейската южна обсерватория (ESO), разкриват, че PJ0116-24 свети 10 000 пъти по-ярко от Млечния път в инфрачервена светлина. Изображенията станаха възможни с допълнителни наблюдения от Atacama Large Millimetre/Submillimetre Array (ALMA), който също наскоро видя уникалния и изключително ярък обект.

Преди се смяташе, че интензивната светимост, произведена от HyLIRG, е резултат само от сливанията между галактики, което води до плътни области от газ, които са идеални катализатори за бърз старт на звездообразуване.

В противоречие с тази представа новите наблюдения на PJ0116-24 показват, че изолираните галактики могат да станат като HyLIRG при подходящи условия, по-специално когато вътрешни процеси бързо насочват звездообразуващия газ към техните центрове.

Астрономът от Корнел Амит Вишвас (Amit Vishwas), доктор на науките, един от съавторите на новото изследване, в което подробно се описват откритията, разказва, че изследователите са комбинирали данни от ALMA и новото устройство за изображения и спектрограф с повишена разделителна способност (ERIS) на VLT, което е позволило на ALMA да проследи съществуването на студен газ, който се появява като сини области на новото изображение.

В същото време VLT проследява топлия газ, който се появява в червено, разкривайки, че газът в PJ0116-24 се върти по изненадващо подреден начин, на пръв поглед в разрез с хаотичното движение, което астрономите биха очаквали след сблъсък между две галактики.

"Пръстен на Айнщайн" на 10 милиарда години

Светлината от PJ0116-24 е изминала близо 10 милиарда години, преди астрономите да я наблюдават наскоро, благодарение на по-близка галактика, която действа като гравитационна леща. Полученото в резултат на това изкривяване на светлината от PJ0116-24 от гравитацията на тази галактика я увеличава и създава забележителната кръгообразна фигура, която астрономите наричат "пръстен на Айнщайн", като също така позволява да се наблюдават в големи подробности характеристиките на далечната галактика.

Сценарият за въртящ се диск, който се основава на резултатите от изследването на Вишвас, е подкрепен и от данните, получени с наскоро пуснатия в експлоатация инструмент ERIS на VLT. Елементите, присъстващи в PJ0116-24, и другите условия, наблюдавани от изследователския екип, изглежда допълват и по-ранните открития, направени от Вишвас и колегите му миналата година, които се основаваха на данни, получени от космическия телескоп "Джеймс Уеб", включващи друга много по-малка галактика.

За разлика от тях PJ0116-24 е значително по-масивна и по-ярка от галактиката, изследвана в миналогодишното проучване.

"Гравитационната леща и в двата случая ни позволи да изучим междузвездната среда на тези галактики в големи подробности", коментира наскоро Вишвас. "Тези нови наблюдения ни помагат да изградим аргументи за начина, по който галактиките еволюират и се изграждат - ефективно превръщане на газ в звезди в бързи периоди на растеж, разделени от дълги периоди на относително спокойствие."