Ранний хаос формирования галактик изучен JWST

Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), словно машина времени, продолжает раскрывать тайны юной Вселенной, позволяя заглянуть в эпоху, когда первые звездные системы только начинали свое формирование. Новое исследование, проведенное международной группой астрономов, меняет наши представления о ранних стадиях эволюции галактик. Оказывается, молодые галактики были вовсе не упорядоченными космическими структурами, а представляли собой бурлящие котлы турбулентного газа, где царил настоящий хаос.

Ученые из Кембриджского университета провели масштабный анализ более 250 галактик, существовавших в период, когда возраст Вселенной составлял от 800 миллионов до 1,5 миллиарда лет. Используя уникальные возможности инструмента NIRCam, астрономы смогли впервые изучить движение газа внутри всей популяции ранних галактик, а не отдельных экземпляров.

Разработанный специально для расшифровки этих данных код позволил сопоставить спектральную информацию с прямыми изображениями, открыв динамические процессы в недрах древних звездных систем.

Результаты, опубликованные в MNRAS, рисуют картину, радикально отличающуюся от современной Вселенной. Подавляющее большинство исследованных галактик представляли собой турбулентные, «комковатые» образования, в которых газ двигался во всех направлениях, без признаков организованного вращения. Лишь незначительная часть систем начинала демонстрировать тенденции к упорядоченному движению, но даже эти зачатки структуры тонули в общем хаосе.

Как пояснила ведущий автор исследования Лола Данхайв из Института космологии Кавли, ключевым открытием стало огромное разнообразие динамических состояний галактик при почти повсеместном доминировании турбулентности. Это наблюдение разрешило давнее противоречие в астрономии: предыдущие исследования отдельных объектов предполагали существование массивных, хорошо упорядоченных дисков уже в очень раннюю эпоху, что противоречило теоретическим моделям.

Анализ же сотен галактик с меньшими звездными массами показал общую картину, лучше согласующуюся с теорией — ранние галактики были значительно более турбулентными и нестабильными, их эволюция определялась частыми слияниями и интенсивными вспышками звездообразования.

Астроном Сандро Такчелла, соавтор исследования, подчеркивает, что работа помогает преодолеть разрыв между эпохой реионизации и периодом «космического полдня», когда звездообразование достигло своего пика. Она демонстрирует, как строительные блоки галактик постепенно эволюционировали из хаотичных скоплений в упорядоченные структуры, подобные Млечному Пути. Гравитационная нестабильность и интенсивное звездообразование в молодой Вселенной создавали условия, в которых галактикам было чрезвычайно трудно стабилизироваться.

Полученные результаты не только углубляют наше понимание процессов формирования галактик, но и демонстрируют беспрецедентные возможности телескопа JWST в исследовании динамики космических объектов в ранее недоступных масштабах.

Как отмечают ученые, это только начало пути — дальнейшие исследования, объединяющие данные о движении ионизированного газа с наблюдениями холодного газа и пыли, позволят составить более полную картину эволюции самых ранних галактик и проследить, как бурлящие турбулентные системы постепенно превращались в изящные спирали, украшающие современную Вселенную.