Астрономы стали своего рода космическими археологами: с помощью телескопа Джеймса Уэбба (JWST) они «раскопали» 111 древних галактик, возрастом до 11 миллиардов лет, чтобы выяснить, как устроены звездные диски вроде тех, что мы видим в Млечном Пути. Их интересовал странный дуэт — толстый и тонкий диски, которые образуют структуру нашей галактики. Каждый из них содержит свои типы звезд с разными траекториями движения.
Впервые исследователи смогли рассмотреть такие структуры в далёком прошлом — когда Вселенной было всего 2,8 миллиарда лет. Команда под руководством Такафуми Цукуи из Австралийского национального университета делила галактики на однодисковые и двухдисковые и обнаружила, что тонкий диск, как правило, появляется позже толстого — причём сроки зависят от массы самой галактики. Масивные галактики обзаводились «вторым этажом» около 8 миллиардов лет назад, а более лёгкие — только спустя ещё несколько миллиардов лет.
Такого раньше не удавалось увидеть: старые звезды толстых дисков обычно слишком тусклые, чтобы их можно было отделить от ярких молодых звёзд. Но разрешение JWST и его способность «видеть сквозь пыль» позволили буквально рассечь галактики на слои и измерить толщину каждого из них.
Следующим шагом стало понимание, почему галактики переходят от одного типа к другому. Для этого учёные использовали данные телескопа ALMA и других обсерваторий, чтобы проследить движение газа. Выяснилось, что всё начинается с турбулентного газа, который провоцирует бурное звездообразование и формирует толстый диск. Затем газ успокаивается, становится плотнее — и даёт начало тонкому диску.
Интересно, что и наш Млечный Путь, судя по оценкам, прошёл тот же путь примерно в то же время, когда подобные изменения происходили в изученных галактиках. То есть JWST буквально показал, как могла выглядеть наша галактика в юности.
Команда планирует продолжить работу, добавив в исследование параметры вроде возраста звёзд, их движения и химического состава. Это поможет не просто заглянуть в прошлое, а связать воедино историю ближайших и самых далёких объектов во Вселенной.
Итоги этого исследования опубликованы в июльском выпуске журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
