Ученые-астрономы, используя возможности телескопа VLT (Very Large Telescope) и космического телескопа Hubble Space Telescope, досконально изучили процессы старения (снижения темпов формирования новых звезд) в гигантских галактиках, которые образовались спустя три миллиарда лет после момента Большого Взрыва. Изучение этих огромных и неподвижных, бывших когда-то спиральными, галактик, известных как сфероидальные галактики, позволит ученым глубже вникнуть в тонкости процессов развития Вселенной в целом.
Изучение галактик было сосредоточено на 22 далеких галактиках, масса которых приблизительно в 10 раз превышает массу Млечного пути. Плотность звезд в центральных частях таких галактик также в 10 раз превышает плотность звезд в центре нашей галактики. Такие галактики называются астрономами "красными и мертвыми" благодаря почти полному отсутствию в их составе ярких и молодых звезд и обилию древних массивных красных звезд.
Все наблюдаемые сфероидальные галактики образовались приблизительно в одно и то же время, спустя три миллиарда лет после Большого Взрыва, на что указывает возраст самых старых красных звезд и тот факт, что формирование новых звезд прекратилось в этих галактиках около 10 миллиардов лет назад. Но когда такие галактики были активными, темпы звездной "рождаемости" превышали нынешние темпы в двадцать и более раз.
"В массивных мертвых сфероидах содержится почти половина звезд, произведенных во Вселенной за все время ее существования" - рассказывает Сандро Таккелла (Sandro Tacchella), - "Пока мы еще не можем утверждать, что полностью понимаем то, как Вселенная развивалась с момента ее возникновения и как она приобрела тот вид, который мы видим в настоящее время. Но проведенные нами исследования приблизили еще на один шаг момент, когда объем наших знаний станет максимальным".
В своих исследованиях астрономы использовали спектрометр SINFONI (Spectrometer for Infrared Faint Field Imaging instrument) телескопа VLT, который снабжен системой адаптивной оптики, позволяющей практически избавиться от искажений и размываний изображений, вызванных влиянием атмосферы Земли. Спектрометр позволил собрать данные о длинноволновом инфракрасном свете, которые, в свою очередь, позволили с высокой точностью установить местоположение областей галактик, в которых еще идут процессы формирования новых звезд.
Комический телескоп Hubble, при помощи своей камеры WFC3, делал снимки в длинноволновом инфракрасном диапазоне, выполняя вторую часть задачи - детализируя расположение старых красных звезд в галактиках, в которых еще наблюдалась небольшая активность. И, в конце концов, данные, собранные обоими инструментами, были совмещены, предоставив астрономам полную картину происходящих в далеких галактиках процессов.
Собранные данные показали, что процесс старения в древних массивных галактиках начинает иди наружу со стороны их центра. В большинстве случаев активность галактик наблюдалась лишь в тонком граничном слое, в то время, как в плотных центральных регионах галактик активность практически прекратилась. Наиболее достоверным объяснением этому является то, что материалы, необходимые для формирования новых звезд, за все время бурной деятельности галактики постепенно вытеснялись к ее краям энергией, излучаемой сверхмассивными черными дырами, находящихся в центрах этих галактик. Помимо этого предположения существует еще множество теорий, объясняющих наблюдаемые явления.
"Существует множество теорий, объясняющих физические механизмы, приводящие к формированию и смерти сверхмассивных сфероидальных галактик" - рассказывает Наташа Ферштер Шрайбер (Natascha Forster Schreiber), ученая из института Макса Планка, Германия, - "Обнаруженный нами факт, что смерть галактик начинается от их центра, служит подтверждением некоторых теорий и опровергает другие теории. И это все вместе является большим шагом на пути нашего понимания того, как Вселенная приобрела тот самый вид, который мы видим на сегодняшний день".