Почему старая теория о звездообразовании может быть неверна? Астроном представляет новую теорию красных галактик
Представьте, что у Вселенной есть огромная, невероятно подробная инструкция. Мы, человечество, листаем ее уже не первое столетие, пытаясь разобраться, как тут все устроено. Но что, если несколько ключевых страниц просто вырваны? Или, может, мы неверно истолковали то, что написано мелким шрифтом? Примерно такие мысли могут возникнуть, если послушать Чарльза Стейнхардта, доцента астрономии из Университета Миссури. Он предполагает, что наше понимание одного из фундаментальных процессов — жизни галактик — нуждается в серьезной доработке.
Синие, Красные… и Кто-то Третий?
Долгое время все казалось довольно просто, ну, насколько это вообще возможно в космологии. Астрономы привыкли делить галактики на два больших лагеря. С одной стороны — голубые галактики. Это такие космические «ясли» и «школы», молодые, энергичные, где вовсю кипит процесс звездообразования. Их цвет обусловлен горячими, массивными, короткоживущими голубыми звездами.
С другой стороны — красные галактики. Эдакие «пенсионеры» Вселенной. Они гораздо старше, звездообразование в них практически или полностью прекратилось. В их свете доминируют долгоживущие, менее массивные и более холодные красные звезды. Казалось бы, ясная картина: галактика рождается, активно «живет» (голубая фаза), а потом стареет и затихает (красная фаза).
Но Стейнхардт говорит: «Постойте-ка!» Он и его коллеги наткнулись на нечто, что не укладывается в эту простую схему. Они предлагают ввести третью категорию: красные звездообразующие галактики. Звучит немного противоречиво, не правда ли? Красные, но все еще формирующие звезды?
Секрет Красных «Тружениц»
В чем же дело? По теории Стейнхардта, эти галактики — вовсе не старые и угасшие. Они вполне себе активны, но с одной особенностью: они производят преимущественно звезды малой массы. А такие звезды, как мы помним, имеют красноватый оттенок и живут очень долго. Поэтому, даже несмотря на рождение новых звезд, общий свет галактики остается красным. Они как бы «маскируются» под старичков, продолжая при этом свою работу.
«Эта идея возникла не на пустом месте», — могли бы мы услышать от профессора. Она помогает объяснить пару давних астрономических загадок, которые не удавалось убедительно решить, ссылаясь лишь на старение галактик или их столкновения.
Во-первых, есть нестыковки в наблюдаемых соотношениях масс сверхмассивных черных дыр в центрах галактик и общей массы звезд в этих же галактиках. Во-вторых, различается так называемая начальная функция масс (НФМ) — это, грубо говоря, пропорция звезд разной массы, рождающихся в галактике. В голубых и красных галактиках она разная, и простой переход от одного типа к другому не объясняет всех нюансов.
Новая теория предполагает, что красные звездообразующие галактики могут быть ключом к этим проблемам.
Переписываем Историю Космоса?
И вот тут начинается самое интересное. Если такие «скрытные» красные галактики действительно существуют и играли заметную роль в истории Вселенной, это может изменить многое в нашем понимании космоса.
- Больше звезд? Возможно, Вселенная произвела значительно больше звезд, чем мы думали раньше. Ведь часть звездообразования могла происходить «под прикрытием» красного цвета, ускользая от традиционных методов подсчета. Представляете? Целая скрытая фабрика звезд!
- Сложнее, чем кажется. Жизненный цикл галактик — это не просто дорога с односторонним движением от «голубой юности» к «красной старости» и смерти. Появляется новый, интригующий маршрут или, по крайней мере, важное ответвление. Картина становится богаче и сложнее.
Загадка Галактик-«Тихонь»
Есть во Вселенной особенно любопытные объекты — так называемые галактики после вспышки звездообразования (post-starburst galaxies). Это галактики, которые пережили короткий, но очень бурный период рождения звезд, а затем резко «замолчали». Стандартное объяснение: две галактики столкнулись, это вызвало фейерверк звездообразования, газ быстро израсходовался, и все прекратилось.
Но Стейнхардт предлагает альтернативный взгляд на некоторые из них. А что, если часть этих «тихонь» на самом деле никогда и не переживала бурной вспышки? Что, если они всегда были красными звездообразующими галактиками, медленно и методично производящими свои маленькие красные звезды? Тогда их внезапное «замолкание» — это не конец бурной вечеринки, а просто естественное завершение другого, более спокойного процесса. Если это так, то само понятие «после вспышки» для таких объектов придется пересмотреть.
Взгляд в Будущее (и в Данные)
Конечно, смелая теория требует серьезных доказательств. И работа уже кипит. Стейнхардт вместе со своими студентами в Университете Миссури — Матьё Харпером, Картером Мейерхоффом, Заком Боровяком и другими — планируют новые, более точные наблюдения и анализ данных. Они будут искать новые свидетельства существования красных звездообразующих галактик, в том числе и среди кандидатов в «пост-вспышечные».
Огромную помощь в этом окажут данные космического телескопа Gaia Европейского космического агентства. Этот аппарат с невероятной точностью измеряет параметры миллиардов звезд в нашей собственной галактике, Млечном Пути. Изучая наше ближайшее окружение, астрономы надеются лучше понять и далекие галактики.
Так что же, вся наша картина мира рушится? Вовсе нет. Скорее, она становится глубже, интереснее и, возможно, чуточку честнее отражает всю сложность и непредсказуемость Вселенной. Похоже, в той самой «инструкции» действительно не хватало пары страниц. И астрономы только начинают их дописывать. Кто знает, какие еще сюрпризы ждут нас за следующим поворотом космического пути?