Наблюдения JWST раскрывают звездную структуру звездообразующей галактики GN20

При красном смещении 4,05 GN20 является одной из самых ярких пылевых галактик со звездообразованием, известных на сегодняшний день. GN20 расположена в протоскоплении или галактике с повышенной плотностью, имеет инфракрасную светимость около 18,6 солнечной светимости и скорость звездообразования около 1860 солнечных масс в год. Распределение молекулярного газа в этой галактике показывает комковатую звездную структуру диаметром примерно 45 600 световых лет и кинематикой, соответствующей кинематике массивного вращающегося диска.

Недавно группа астрономов во главе с Луисом Колиной из Испанского астробиологического центра в Мадриде, Испания, решила провести наблюдения за GN20 в среднем инфракрасном диапазоне, стремясь пролить больше света на его свойства. Для этого они использовали MIRI (прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения) JWST.

«Изображение GN20 JWST было получено 23–24 ноября 2022 года с использованием сканера MIRI в фильтре F560W в рамках MIRI Guaranteed Time Европейского консорциума (программа ID 1264)», — пояснили исследователи.

Наблюдения показали, что GN20 имеет звездную структуру, характеризующуюся светящимся (с абсолютной величиной -22,35) неразрешенным ядром и диффузной протяженной оболочкой. Эта звездная структура формирует новые звезды с постоянной высокой скоростью около 500 солнечных масс в год в течение 100 миллионов лет.

Ядро имеет размер менее 2600 световых лет, несет 9% общего потока и совпадает с ядерной эмиссией компактной холодной пыли. Звездная оболочка имеет эффективный радиус около 11 740 световых лет, и ее положение совпадает с положением молекулярного газа, но ее центр тяжести смещен примерно на 3300 световых лет от звездного ядра. Это смещение может быть результатом недавнего гравитационного столкновения или слияния.

Анализируя изображения JWST, команда также идентифицировала дополнительные слабые звездные сгустки, которые связаны с некоторыми сгустками ультрафиолета и угарного газа. Более того, астрономы обнаружили, что у ядра звезды самая высокая концентрация холодной пыли, но не самая большая концентрация молекулярного газа.

Подводя итоги, авторы статьи отметили, что GN20 обладает всеми свойствами, необходимыми для эволюции в массивную галактику на промежуточном красном смещении.

«Это большая светящаяся галактика на z = 4,05, вовлеченная в короткую и массивную вспышку звездообразования с центром в звездном ядре и простирающаяся на всю галактику с радиусом до 4 кпк, и, вероятно, вызванная взаимодействием или слиянием с членом протокластера», — сделали вывод исследователи.