Галактика Чжулун: свидетельство раннего формирования спиральных объектов на заре Вселенной

Международная группа астрономов под руководством Женевского университета (UNIGE) обнаружила галактику Чжулун (Zhúlóng) — самый далекий из известных кандидатов в спиральные галактики, существовавший всего через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Это открытие, сделанное с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), ставит под сомнение существующие теории формирования галактик, демонстрируя, что крупные, структурированные спиральные системы могли возникать гораздо раньше, чем предполагалось.

Революция в понимании ранних галактик

Традиционные модели предполагали, что формирование массивных спиральных галактик, подобных Млечному Пути, занимает миллиарды лет. На ранних этапах жизни Вселенной считалось, что галактики были небольшими, хаотичными и лишенными четкой структуры. Однако данные JWST рисуют иную картину: телескоп обнаруживает удивительно зрелые галактики с дисками, балджами и спиральными рукавами в эпоху, когда возраст Вселенной составлял менее 10% от нынешнего.

Галактика Чжулун, наблюдаемая при красном смещении z=5.2, является ярким примером такой аномалии. Ее свойства поразительно напоминают Млечный Путь: диаметр диска превышает 60 000 световых лет, а звездная масса оценивается в 100 миллиардов солнечных. Наличие стабильной структуры с центральным балджем и спиральными рукавами указывает на то, что процессы упорядоченного формирования галактик могли протекать гораздо быстрее, чем предсказывают современные симуляции.

Методология открытия и роль JWST

Галактика Чжулун была обнаружена в рамках обзора PANORAMIC, использующего уникальный режим «чистого параллелизма» JWST. Этот подход позволяет телескопу одновременно собирать данные с основного инструмента и проводить дополнительные наблюдения, значительно увеличивая площадь покрытия неба. Для обнаружения редких объектов, таких как Чжулун, такая стратегия оказалась критически важной.

Инфракрасные возможности JWST позволили заглянуть в эпоху реионизации, где предыдущие телескопы, включая Хаббл, сталкивались с ограничениями. Высокое разрешение и чувствительность JWST раскрыли детали структуры Чжулун, включая признаки звездообразования в диске и возраст популяции звезд в балдже, что указывает на сложную историю эволюции.

Теоретические последствия и будущие исследования

Открытие галактики Чжулун бросает вызов двум ключевым аспектам космологических моделей:

1. Скорость формирования галактик. Существование такой массивной структуры в ранней Вселенной требует пересмотра механизмов аккреции газа и темпов звездообразования.
2. Роль темной материи. Стабильность спиральных рукавов предполагает, что гало темной материи вокруг Чжулун уже достигло зрелости, что противоречит некоторым сценариям иерархического роста структур.

Для подтверждения природы галактики Чжулун запланированы наблюдения с ALMA, которые помогут изучить молекулярный газ и динамику галактики. Кроме того, ожидается, что будущие обзоры JWST, такие как COSMOS-Web, выявят больше аналогичных объектов, что позволит статистически оценить распространенность ранних спиралей.

Культурный контекст и значение

Название «Чжулун» отсылает к китайской мифологии, где этот одноименный дракон символизирует циклы света и времени — аллегория на роль галактики как «факела», освещающего ранее неизвестные этапы космической эволюции. Открытие подчеркивает, как современные инструменты вроде JWST переписывают учебники астрономии, открывая окно в эпоху, когда Вселенная была еще младенцем, но уже создавала сложные структуры.

Этот случай демонстрирует, что ранняя Вселенная могла быть гораздо более разнообразной и динамичной, чем считалось, и ставит новые вопросы о физических процессах, ускоряющих галактическую эволюцию.