Интернациональная группа астрономов обработала последние данные с космического телескопа «Гершель» и установила новые закономерности звездообразования в галактиках.Целью «Гершеля» стали две хорошо исследованные (они изучались «Хабблом», рентгеновскими телескопами XMM-Newton и «Чандра», инфракрасным телескопом «Спитцер» и некоторыми другими обсерваториями) области в Южной и Северной полусферах, обозначаемые как GOODS-north и GOODS-south. По размеру они примерно соответствуют трети полной Луны. «Гершель» добавил к уже имеющимся данным информацию по дальней ИК-области спектра.
В составленную авторами обширную выборку удалённых объектов, находящихся в пределах GOODS-north и GOODS-south, попали галактики, расположенные на красном смещении z < 2,5. Дополнением к этому массиву стали «местные» галактики, исследованные в инфракрасной области спектра «Спитцером», космической обсерваторией ISO и спутником AKARI.
Снимок GOODS-north, сделанный «Гершелем». Синий цвет соответствует длине волны в 100, зелёный — 160, красный — 250 мкм. (Иллюстрация ESA / GOODS-Herschel consortium / David Elbaz.)
Ранее для описания звездообразования в галактиках астрономы использовали два простых закона. Первый, закон Кенникутта — Шмидта, связывает поверхностную плотность газа с интенсивностью формирования новых светил и позволяет выделить два его режима — «обычный» и «ускоренный», характеризующийся повышенной эффективностью звездообразования (темпом звездообразования в пересчёте на единицу массы газа). Другое правило устанавливает характерное время, за которое звёздная масса галактики должна удвоиться; хотя длительность этого интервала зависит от красного смещения, на каждом периоде эволюции Вселенной учёные также получают возможность отделить «обычные» галактики от небольшой популяции галактик со вспышкой звездообразования.
Наблюдения «Гершеля» подсказали третий способ классификации, основанный на измерении полной инфракрасной светимости галактик и светимости на 8 мкм. Распределение отношения двух этих величин (IR8), рассчитанного для разных галактик, показано на рисунке ниже; легко заметить, что оно близко к нормальному с центром на IR8 = 4. По утверждению авторов, «хвост» более высоких значений IR8 на графике соответствует галактикам со вспышкой звездообразования, а в пике распределения находятся «обычные» галактики, причём это правило действует на любом красном смещении 0 < z ≤ 2,5.
Астрономам также удалось выяснить, что галактики высокой и сверхвысокой ИК-светимости, расположенные вблизи Млечного Пути, поддерживают характерное для них интенсивное звездообразование только за счёт объединений, тогда как удалённые галактики, содержащие больше газа, могут быстро расширять популяцию звёзд в более спокойной обстановке. «Столкновения, инициирующие ускоренное звездообразование, требуются только «пожилым» галактикам, которые уже израсходовали основные запасы газа», — резюмирует руководитель работ Дэвид Элбас (David Elbaz) из Университета Париж VII им. Дидро.
По материалам: Европейского космического агентства.