JADES-GS-z14-1: Загадка самой далекой галактики в эпоху космического рассвета

Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), запущенный в 2021 году, продолжает раскрывать тайны ранней Вселенной, позволяя астрономам заглянуть в эпоху, когда первые звезды и галактики только начинали формироваться. Одним из самых удивительных открытий стала галактика JADES-GS-z14-1 — самая далекая и слабая из спектроскопически подтвержденных галактик, обнаруженных на сегодняшний день. Ее изучение дает уникальную возможность понять, как выглядели и эволюционировали первые звездные системы всего через 300 миллионов лет после Большого взрыва.

Международная команда астрономов под руководством Цзыхао Ву из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики провела глубокие наблюдения за JADES-GS-z14-1, используя инструменты JWST: камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), спектрограф (NIRSpec) и прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Результаты, опубликованные на сервере препринтов arXiv, раскрывают удивительные свойства этой древней галактики.

Свойства галактики: компактная, но активно формирующая звезды

JADES-GS-z14-1 находится на красном смещении z ≈ 14, что соответствует возрасту Вселенной менее 300 миллионов лет после Большого взрыва. Это делает ее одной из самых ранних известных галактик. Несмотря на свою слабую светимость (абсолютная ультрафиолетовая звездная величина -19,0), она обладает рядом необычных характеристик:

• Компактный размер — физический радиус галактики не превышает 163 световых лет, что значительно меньше, чем у современных галактик.
• Звездная масса — около 40 миллионов солнечных масс, что в сотни раз меньше массы Млечного Пути.
• Высокая скорость звездообразования — примерно 2 солнечные массы в год, что для такой маленькой галактики является очень интенсивным показателем.

Анализ истории звездообразования показал, что JADES-GS-z14-1 пережила резкий всплеск активности в последние 10 миллионов лет, в течение которых сформировалось почти 70% ее звездной массы. Это указывает на то, что галактика находится в фазе активного роста, возможно, за счет слияний или нестабильностей в межзвездной среде.

Отсутствие металлов: ключ к пониманию ранней Вселенной

Одним из самых интригующих результатов исследования стало отсутствие заметных линий излучения металлов в спектре галактики. Это говорит о том, что ее газовый состав крайне беден тяжелыми элементами — их содержание не превышает 10% от солнечного уровня. Подобный химический состав типичен для самых первых галактик, которые еще не успели обогатиться металлами, выбрасываемыми сверхновыми.

Кроме того, низкая металличность может означать, что JADES-GS-z14-1 производит большое количество ионизирующих фотонов, способствующих реионизации Вселенной. Это делает ее важным объектом для изучения эпохи реионизации — периода, когда первые звезды и галактики начали рассеивать водородный туман, сделав Вселенную прозрачной для света.

Ученые подчеркивают, что дальнейшие наблюдения за подобными объектами помогут уточнить модели формирования первых галактик и понять, как они влияли на эволюцию космоса. JWST продолжает расширять границы наших знаний, и JADES-GS-z14-1 — лишь одна из многих загадок, которые еще предстоит разгадать.

«Эти результаты подчеркивают разнообразие свойств ранних галактик и создают ключевые ограничения на условия обогащения металлами, звездообразования и ионизации в первые 300 миллионов лет после Большого взрыва», — заключают авторы исследования.