В рамках современной космологической парадигмы, подавляющая часть галактик сформировалась в первые 1-2 млрд лет после Большого Взрыва, который произошел 13.7 млрд лет назад. Вначале они были полностью газовыми объектами с первичным химическим составом (H и He). Под действием гравитации газ уплотнялся и формировал первые звезды. В недрах звезд в термоядерных реакциях синтезировались элементы тяжелее гелия (условно называемые металлами), которые в конце жизни звезды выбрасывались в окружающий газ и перемешивались, увеличивая 'металличность' газа Z(gas) в межзвездной среде. Эволюция галактик - это два связанных процесса: переход газа в звезды и его обогащение продуктами эволюции звезд. Поэтому параметры 'массовая доля газа' M(gas)/[M(gas)+M(stars)] и Z(gas) характеризуют стадию эволюции галактик. Большие дисковые галактики более эволюционно продвинуты: доля газа в них 1-10 процентов, Z(gas) порядка солнечной, Zo~0.02. В дисковых галактиках меньших масс, доля газа достигает десятков процентов, а его металличность - в разы меньше, до Zo/10. Галактики с очень низкой металличностью (Zo/50- Zo/30) и большой долей газа (более 90%) в современной Вселенной исключительно редки. Они похожи по своим свойствам на галактики в ранней Вселенной, но находятся 'близко' (порядка десятков Мпк) и могут быть изучены гораздо детальнее. Это и является сильной мотивацией к их активному поиску.
    Прототипом таких объектов является открытая 50 лет назад голубая карликовая галактика IZw18 с Z(gas)=Zo/33. С тех пор проанализированы спектры многих тысяч галактик, для которых получены оценки Z(gas). Однако, лишь около десятка из них имеют Z(gas) равную или меньше Zo/30 (далее называем их XMP галактики - eXtremely Metal-Poor).
    БОльшая их часть, включая IZw18, находится в пустотах. Поэтому, в рамках проекта исследования галактик в близких пустотах (смотри научные новости САО за 2018 г., https://www.sao.ru/Doc-k8/SciNews/2018/Pustilnik/), из 1350 галактик в пустотах, мы отобрали 60 кандидатов в XMP галактики. С использованием больших оптических телескопов БТА и SALT (ЮАР), на сегодня мы получили спектры 46-ти из этих галактик. Из них, десять оказались новыми XMP объектами. С учетом новых находок, число известных таких галактик в близких пустотах увеличено до 19-ти. Кроме того, еще для 13 галактик пустот, мы обнаружили, что их Z(gas) = Zo/28-Zo/23 лишь немного превышает условную границу Zo/30. Такие галактики тоже очень редки, так что новые данные позволят лучше понять их групповые и индивидуальные свойства. Модельные расчеты (Tweed et al. 2018) предсказывают существование в близкой Вселенной редких галактик, в которых больше половины звезд образовались в течение последнего 1 млрд лет (их условно назвали Очень Молодые Галактики, ОМГ). Из известных объектов, достаточно уверенно к ним можно отнести IZw18 и ее спутник IZw18C. Многие из вновь открытых XMP галактик в пустотах похожи по своим свойствам на ОМГ. Дальнейшее детальное исследование таких галактик позволит лучше понять их необычные свойства и эволюционный статус.

Рис.1. Изображения двух самых низко-металличных из новых XMP галактик в пустотах показаны в инвертированной палитре для того, чтобы лучше видеть морфологию основного тела низкой поверхностной яркости. Также нанесены положения длинной щели спектрографа. Слева: галактика J0110-0000 = AGC411446 c Z = Zo/44. Справа: J0256+0248 = AGC124629, с = Zo/53.

Рис.2. Оптические спектры тех же двух галактик, полученных, соответственно, на БТА (САО) и SALT (ЮАР). По оси X - длина волны в ангстремах, по оси Y - спектральная плотность потока в относительных единицах.

Опубликовано:
Pustilnik S.A., Egorova E.S., Kniazev A.Y., Perepelitsyna Y.A., Tepliakova A.L., Burenkov A.N., Oparin D.V. XMP gas-rich dwarfs in nearby voids: results of BTA spectroscopy, 2021, MNRAS, 501, 944-962
http://arxiv.org/abs/2108.12065
Pustilnik S.A., Kniazev A.Y., Perepelitsyna Y.A., Egorova E.S. XMP gas-rich dwarfs in nearby voids: results of SALT spectroscopy, 2020, MNRAS, 493, 830-846
Pustilnik S.A., Egorova E.S., Perepelitsyna Y.A., Kniazev A.Y. XMP gas-rich dwarfs in nearby voids: candidate selection, 2020, MNRAS, 492, 1078-1090