Исследование галактик эпохи «космического полудня»

Новое исследование, проведенное учеными из Канзасского университета (KU) с использованием космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), раскрыло ключевые детали о загадочной эпохе «космического полудня» — периоде спустя 2–3 миллиарда лет после Большого взрыва, когда галактики, подобные Млечному Пути, переживали интенсивный всплеск звездообразования и роста сверхмассивных черных дыр. Результаты, опубликованные на сервере препринтов arXiv и готовящиеся к публикации в The Astrophysical Journal, основаны на данных обзора MIRI EGS и активных галактических ядер (MEGA), который стал крупнейшим в среднем инфракрасном диапазоне для JWST.

Главная цель проекта — изучение галактик, скрытых космической пылью, которая затрудняет наблюдения в видимом свете. Средний инфракрасный диапазон, в котором работает инструмент MIRI на JWST, позволяет «заглянуть» сквозь пыль, раскрывая процессы звездообразования и роста черных дыр. По словам руководителя исследования Эллисон Киркпатрик, доцента KU, в эпоху «космического полудня» галактики формировали звезды настолько активно, что половина современной звездной массы галактик была создана именно тогда.

Исследователи сосредоточились на области неба под названием «Расширенная полоса Грота» в созвездии Большой Медведицы — одном из приоритетных объектов для JWST. Эта область, размером с лунный диск, содержит около 10 000 галактик, свет от которых шел до Земли примерно 10 миллиардов лет. Ведущий автор Брен Бакхаус, научный сотрудник KU, обработал необработанные изображения JWST, устранив технические артефакты (например, битые пиксели и царапины), совместил данные разных фильтров и создала научно пригодные изображения. Это позволило измерить светимость галактик в различных спектральных диапазонах и составить каталог для дальнейшего анализа.

Ключевые направления исследования

Ученые KU исследуют несколько фундаментальных вопросов:

• Предки Млечного Пути: поиск галактик, которые могли эволюционировать в современные спиральные галактики.

• Динамика звездообразования: оценка скорости, с которой галактики «космического полудня» создавали новые звезды.

• Роль черных дыр: анализ роста сверхмассивных черных дыр в активных галактических ядрах (AGN) и их влияния на эволюцию галактик.

• Галактические слияния: изучение того, как взаимодействия между галактиками меняли их структуру.

Команда KU вовлекает широкую публику в классификацию галактик через проект Cosmic Collisions на платформе Zooniverse. Это не только ускоряет обработку данных, но и популяризирует науку.

Уникальность данных и перспективы

KU получил эксклюзивный доступ к 67 часам наблюдений JWST, а недавно — еще 30 часам. Эти данные, обработанные студентами и исследователями KU, пока не публичны, что дает университету преимущество в исследованиях. После годичного периода эксклюзивного использования сырые данные станут доступны научному сообществу, но их обработка потребует значительных усилий.

Исследование KU предоставляет беспрецедентный взгляд на эпоху «космического полудня», сочетая технические возможности JWST с инновационными методами анализа. Работа не только расширяет понимание эволюции галактик, но и демонстрирует роль гражданской науки в астрономии. Дальнейшие исследования могут переопределить наши представления о формировании звезд, черных дыр и крупномасштабной структуры Вселенной.