Как появляются ультрадиффузных галактик

Обычно обнаруживаемые в скоплениях галактик, ультрадиффузные галактики (УДГ) бывают самых разных размеров и форм, многие из них круглые и гладкие, как карликовые эллиптические галактики, другие имеют искаженные формы из-за пережитых столкновений; некоторые из них массой до ста миллиардов масс Солнца. Помимо того, что эти галактики интересны сами по себе, они важны для астрономов, потому что их диффузные структуры ценны в моделях, пытающихся восстановить информацию о гало темной материи, которая помогает сохранять их автономность; на самом деле считается, что большая часть их массы находится в форме темной материи.

Происхождение и эволюция ультрадиффузных галактик плохо изучены. Иногда они напоминают карликовые эллиптические галактики - маленькие слабые эллиптические галактики, которые образовались в начале космической истории, но, в отличие от других галактик, не слились в более крупные системы, что предполагает наличие у некоторых УДГ изначальных корней. Сверхновые в начальной фазе звездообразования раздували их по сравнению с размерами карликовых галактик и тормозили дальнейшее звездообразование (некоторые астрономы думают, что УДГ - это «неудавшиеся галактики»), но приливные взаимодействия могли также сыграть аналогичную роль, или же УДГ могли быть результатом специфических начальных свойств. Астрономы CfA Игорь Чилингарян, Дэн Фабрикант и Шон Моран и их коллеги использовали инструмент Binospec на MMT для изучения слабых диффузных галактик в скоплениях галактик Coma и Abell 2147. Они выбрали одиннадцать рассеянных объектов с низкой светимостью, с небольшим звездообразованием и со звездами, средний возраст которых составлял 1,5 миллиарда лет - относительно молодых, что означает, что они находятся в фазе после вспышки звездообразования. К тому же все объекты недавно столкнулись с другой галактикой и содержат остатки давления тарана с признаками недавнего звездообразования.

Глубокие оптические спектры этих галактик после звездообразования позволили астрономам смоделировать звездную историю каждого объекта и смоделировать его кинематику. Спектры показали присутствие вращающихся звездных дисков, которые состоят на 95% из темной материи. Ученые предлагают сценарий, при котором галактики образовались и начали образовывать звезды около двенадцати миллиардов лет назад. Затем, примерно от двухсот миллионов до одного миллиарда лет назад, вспышки звездообразования, вызванные давлением при столкновениях с другими галактиками в их скоплениях, отключили большую часть звездообразования. По всей видимости, все 11 объектов сформировались таким же образом. Тот факт, что размер выборки галактик является статистически значимым, по крайней мере, для изученных скоплений, позволил команде сделать вывод, что процессы давления тарана привели к тому, что галактики вздулись, в конечном итоге превратившись в ультрадиффузные, и что около половины всех УГД сегодня возникли из аналогичных процессов.