Уэбб отправляется в прошлое, чтобы обнаружить две очень яркие и необычные первобытные галактики
С момента введения в эксплуатацию телескоп «Джеймс Уэбб» открывает богатую небесными объектами Вселенную. Это происходит главным образом потому, что он наблюдает в инфракрасном диапазоне волн. Все, что мы никогда не видели и что оставалось скрытым до сих пор, этот амбициозный космический телескоп раскрывает день за днем.
Исследователи, работающие с данными «Уэбба», только что обнаружили две исключительно яркие галактики, существовавшие примерно 350 и 450 миллионов лет после Большого взрыва. Таким образом, это первобытные галактики, принадлежащие Вселенной, которая все еще находится в стадии формирования и сильно отличается от той, которую мы знаем сейчас. И удивительно не столько то, что Уэбб заметил и сфотографировал их, сколько то, что они такие яркие.
Эти молодые галактики создают звезды с высокой скоростью и выглядят сжатыми в сферические или дисковидные формы, как зрелые галактики, которые мы наблюдаем сегодня. Разница лишь в том, что они гораздо меньше. Однако они позволили ученым предположить, что начало рождения звезд могло произойти всего через 100 миллионов лет после Большого взрыва.
Томмазо Треу, исследователь из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и участник одной из ранних научных программ «Уэбба», сказал: «Все, что мы видим, является новым. Уэбб показывает нам, что существует очень богатая Вселенная за пределами того, что мы себе представляли. Он снова удивил нас: эти ранние галактики необычны во многих отношениях«.
Две очень молодые ранние галактики
Данные, использованные исследователями, были получены в рамках программы ранних научных исследований GLASS (Grism Lens-Amplified Survey from Space) на Уэббе и CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Sourvey). С помощью GLASS удалось получить детальное изображение скопления галактик Abell 2744, также известного как скопление Пандора. В нем можно обнаружить около 6 000 галактик в пределах очень маленькой области неба. Первоначальный анализ показывает, что необычное количество галактик в ранней Вселенной были намного ярче, чем ожидалось. Две работы на эту тему, одна с участием Марко Кастеллано из INAF Рим, а другая с участием Рохана Найду из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики Массачусетского технологического института, были опубликованы отдельно в The Astrophysical Journal Letters.
Оба исследования начались всего с четырех дней анализа, в конце которых на снимках GLASS были обнаружены две исключительно яркие галактики. Исследователи назвали их GLASS-z11 и GLASS-z12, потому что они расположены на красном смещении (красное смещение света, вызванное космическим расширением) приблизительно 10,5-11 и 12-12,5. Точный возраст этих двух первобытных объектов, а значит и точное значение их красного смещения, будет подтверждено будущими спектроскопическими измерениями, которые сейчас планируются с помощью аппарата Уэбб.
Предыдущим рекордсменом по самой удаленной галактике была GN-z11, которая существовала примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва (красное смещение 11,1). Она была обнаружена «Хабблом» и обсерваторией Кека в 2016 году.
Почему они такие яркие?
Чрезвычайная яркость этих двух очень молодых галактик в ранней Вселенной является настоящей загадкой. Она бросает вызов всем космологическим теориям и моделям, которые выдвигались на протяжении веков для понимания формирования и эволюции космических структур и макроструктур. Эксперты выдвинули только две гипотезы:
- Они очень массивные, с большим количеством звезд малой массы, как и более поздние галактики и менее необычные для нас.
- С другой стороны, они гораздо менее массивны, состоят из меньшего числа, но чрезвычайно ярких звезд, известных как звезды населения III. Считается, что это первые в истории звезды, пылающие ярко и чрезвычайно горячие, состоящие только из первозданного водорода и гелия. В локальной Вселенной мы их никогда не обнаруживали, но спектроскопические данные «Уэбба» помогут нам понять, действительно ли это может быть верной гипотезой.
Между тем, новые наблюдения Уэбба побуждают астрономов признать, что необычное количество первобытных галактик было гораздо ярче, чем ожидалось. Если это окажется правдой, то это также позволит Уэббу легко найти еще более ранние галактики, чем GLASS-z11 и GLASS-z12. «Никто не ожидал, что темные века закончатся так скоро«, — сказал Гарт Иллингворт из Калифорнийского университета в Санта-Крузе. «Ранняя Вселенная имела бы лишь сотую часть своего нынешнего возраста«.
Член группы под руководством Найду Эрика Нельсон из Университета Колорадо объяснила, что возможность измерить форму этих ранних галактик также произвела на них впечатление. «Их спокойные и упорядоченные диски бросают вызов нашему пониманию того, как первые галактики формировались в переполненной и хаотичной ранней Вселенной«.
Эти две галактики, обнаруженные Уэббом, сильно отличаются от нашего Млечного Пути или других крупных галактик, которые мы видим вокруг себя сегодня. Таким образом, это эпохальное открытие, сделанное только благодаря резкости и разрешению «Уэбба» в инфракрасном диапазоне длин волн. Паола Сантини, соавтор исследования Казеллано и др., сказала: «От этих наблюдений голова взрывается… Это новая глава в астрономии. Это просто поразительно«.