Эта гигантская дисковая галактика существовала в течение первых двух миллиардов лет после Большого взрыва, то есть она сформировалась, когда возраст Вселенной составлял всего 15 % от ее нынешнего возраста. Это ставит под сомнение все наши представления о том, как формируются галактики.

Что такое дисковая галактика?

Представьте себе галактику, подобную нашему Млечному Пути: плоская, вращающаяся структура, состоящая из звезд, газа и пыли, часто окруженная обширным ореолом невидимой темной материи.

Дисковые галактики обычно имеют четкие спиральные рукава, отходящие от плотной центральной области. Наш Млечный Путь сам является дисковой галактикой, характеризующейся красивыми спиральными рукавами, которые обвивают ее центр.

Изучение дисковых галактик, таких как Млечный Путь и недавно открытое Большое Колесо, помогает нам понять , как галактики формируются, растут и эволюционируют на протяжении миллиардов лет.

Эти исследования особенно важны, так как понимание галактик, похожих на нашу собственную, может дать более глубокое представление о космической истории нашего галактического дома.

Гигантский сюрприз

Ранее мы считали, что диски галактик формируются постепенно в течение длительного времени: либо за счет плавного перетекания газа в галактики из окружающего пространства, либо за счет слияния с более мелкими галактиками.

Обычно быстрые слияния галактик нарушали тонкие спиральные структуры, превращая их в более хаотичные формы. Однако Большому колесу удалось быстро вырасти до удивительно больших размеров, не потеряв при этом своей характерной спиральной формы. Это ставит под сомнение давние представления о росте гигантских галактик.

Наши детальные наблюдения JWST показывают, что по размерам и скорости вращения Большое Колесо сопоставимо с крупнейшими «суперспиральными» галактиками в современной Вселенной. Оно в три раза больше по размеру, чем аналогичные галактики в ту эпоху, и является одной из самых массивных галактик, наблюдавшихся в раннем космосе.

По скорости вращения она относится к галактикам, находящимся в верхней части так называемого соотношения Талли-Фишера- известной связи между звездной массой галактики и скоростью ее вращения.

Примечательно, что, несмотря на свои необычные размеры, Большое колесо активно растет со скоростью, аналогичной другим галактикам того же космического возраста.

Галактика Большое Колесо видна в центре. Яркая голубая галактика (вверху справа) находится на расстоянии всего 1,5 миллиарда световых лет от нас, что делает Большое колесо примерно в 50 раз дальше. Хотя обе галактики кажутся одинакового размера, огромное расстояние до Большого колеса показывает его поистине колоссальные физические масштабы. (Изображение предоставлено: JWST)

Необычно переполненная часть космоса

Еще большее восхищение вызывает среда, в которой сформировалось Большое колесо.

Оно расположено в необычайно переполненной области космоса, где галактики тесно прилегают друг к другу, в десять раз плотнее, чем в обычных областях Вселенной. Такая плотная среда, вероятно, создала идеальные условия для быстрого роста галактики. Вероятно, слияния были достаточно мягкими, чтобы галактика сохранила форму спирального диска.

Кроме того, газ, поступающий в галактику, должен был хорошо согласовываться с ее вращением, что позволяло диску быстро расти, не разрушаясь. В общем, идеальное сочетание.

Удачная находка

Открытие галактики, подобной Большому колесу, было невероятно маловероятным. Согласно современным моделям формирования галактик, вероятность найти ее в нашем исследовании составляла менее 2%.

Так что наша находка оказалась удачной, возможно, потому, что мы наблюдали ее в исключительно плотной области, совершенно не похожей на типичную космическую среду.

Помимо загадочного образования, конечная судьба Большого колеса — еще один интригующий вопрос. Учитывая плотную среду, будущие слияния могут существенно изменить его структуру, превратив его в галактику, сравнимую по массе с крупнейшими галактиками, наблюдаемыми в соседних скоплениях, таких как Дева.

Открытие Большого колеса раскрыло еще одну тайну ранней Вселенной, показав, что наши современные модели эволюции галактик все еще нуждаются в уточнении.

С увеличением числа наблюдений и открытий массивных ранних галактик, подобных Большому колесу, астрономы смогут раскрыть больше секретов о том, как Вселенная создала структуры, которые мы видим сегодня.

Изучение Большого колеса не только расширяет наше понимание формирования галактик, но и заставляет пересмотреть существующие космологические модели. Его существование указывает на то, что процессы формирования галактик в ранней Вселенной могли быть гораздо более разнообразными и эффективными, чем мы предполагали ранее.

Детальный анализ состава и кинематики галактики с использованием спектроскопических данных JWST позволит уточнить возраст звездного населения, содержание тяжелых элементов и динамику газовых потоков. Это поможет понять, какие механизмы способствовали быстрому росту галактики и сохранению ее дисковой структуры.

Будущие исследования будут направлены на поиск других подобных объектов в ранней Вселенной. Обнаружение большего количества дисковых галактик с аномально большими размерами и массами подтвердит или опровергнет уникальность Большого колеса и позволит построить более полную картину эволюции галактик на заре космоса.

Открытие Большого колеса стало важным шагом в изучении ранней Вселенной и ее загадочных объектов. Оно подчеркивает необходимость дальнейших исследований и совершенствования теоретических моделей для более глубокого понимания процессов, формировавших космос, который мы видим сегодня.