Космическая пыль в глаза (буквально). Зачем Вселенная спрятала свои самые активные фабрики звезд под слоем грязи

Международная группа астрономов выяснила, что самые массивные галактики во Вселенной начали развиваться по разным траекториям уже на самых ранних этапах её истории. Наблюдения за ультрамассивными системами, каждая из которых содержит более 100 млрд звёзд, показали, что менее чем через 2 млрд лет после Большого взрыва часть таких объектов уже прекратила звездообразование и почти полностью избавилась от пыли, тогда как другие продолжали активно формировать новые светила, оставаясь скрытыми за плотными пылевыми слоями.

Долгое время астрономам было трудно отличить действительно погасшие системы от тех, где активные процессы просто замаскированы пылью. Такие объекты выглядят красными и визуально спокойными, из-за чего их легко спутать с уже эволюционно завершившими своё развитие структурами. Именно поэтому обнаружение по-настоящему неактивных массивных галактик на столь раннем этапе космической истории стало такой неожиданностью.

Разделить эти типы объектов удалось благодаря наблюдениям сразу в нескольких диапазонах длин волн. Совмещение оптических, инфракрасных, субмиллиметровых и радиоданных позволило определить, где формирование звёзд действительно остановилось, а где оно продолжается, но скрыто плотными пылевыми слоями. Особое значение имели измерения в дальнем инфракрасном и миллиметровом диапазонах, которые помогают оценить содержание пыли и понять реальную интенсивность процессов внутри.

Исследование выполнено в рамках проекта MAGAZ3NE, который на протяжении многих лет изучает происхождение и развитие самых массивных галактик во Вселенной. В работе использовались спектроскопические данные, собранные за более чем 30 ночей на обсерватории Кека с помощью прибора MOSFIRE. Эти наблюдения дали точные значения красных смещений и звёздных масс, без которых невозможно корректно интерпретировать информацию, полученную в других диапазонах.

К этим данным добавили наблюдения в дальнем инфракрасном и радиодиапазоне, выполненные с помощью радиоинтерферометра ALMA и радиотелескопа VLA. Такое сочетание позволило проверить, действительно ли массивные системы, ранее считавшиеся спокойными, не проявляют активности, либо внутри них продолжаются процессы звездообразования или ядерной активности, скрытые от телескопов, работающих в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.

Полученные данные показали не только наличие скрытой активности в отдельных объектах, но и неожиданное разнообразие путей развития у систем с одинаковой массой, существовавших в одну и ту же космическую эпоху. Это говорит о том, что прекращение звёздной активности в самых тяжёлых структурах не происходило по единой схеме и не подчинялось простой универсальной модели.

Большинство изученных ультрамассивных систем действительно оказались неактивными, что указывает на быстрое завершение процессов формирования звёзд в ранней Вселенной. Внутри этой группы выделяются несколько объектов, почти полностью лишённых пыли, что делает их одними из самых «чистых» массивных структур, известных для столь раннего периода космической истории.

При этом две системы заметно выбиваются из общей картины. В одной из них зафиксированы признаки продолжающегося формирования звёзд, полностью скрытого пылевыми слоями. Другая, по данным наблюдений, находится в переходной фазе и постепенно теряет активность. Вместе они показывают, насколько разными могут быть пути эволюции даже у объектов с сопоставимой массой и возрастом.

Что в итоге? Эти наблюдения дают редкую возможность увидеть своеобразную развилку в развитии самых тяжёлых галактических структур. Одни из них очень рано завершили активную фазу и перешли в спокойное состояние, другие продолжали наращивать звёздное население, скрытое пылью, третьи находились между этими состояниями. Такая картина меняет представления о формировании современной Вселенной и помогает лучше понять, почему её галактики выглядят именно такими, какими мы наблюдаем их сегодня.