Джеймс Уэбб приоткрывает тайну ранних галактик во Вселенной
Ученые с помощью телескопа Джеймс Уэбб обнаружили две исключительно яркие галактики, существовавшие примерно через 350 и 450 миллионов лет после Большого взрыва. Их чрезвычайная яркость озадачивает астрономов. Молодые галактики превращают газ в звезды так быстро, как только могут, и они кажутся сжатыми в сферические или дисковые формы, которые намного меньше нашей галактики Млечный Путь. Начало звездообразования могло произойти всего через 100 миллионов лет после Большого взрыва.
«Все, что мы видим, новое. Уэбб показывает нам, что существует очень богатая Вселенная, превосходящая все, что мы себе представляли», — сказал Томмазо Треу из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, соавтор одной из программ Уэбба. «В очередной раз Вселенная удивила нас. Эти ранние галактики очень необычны во многих отношениях».
Результаты взяты из научной программы раннего выпуска GLASS-JWST Уэбба и научного исследования раннего выпуска космической эволюции (CEERS).
Всего за четыре дня анализа ученые обнаружили на изображениях GLASS-JWST две исключительно яркие галактики. Эти галактики существовали примерно через 450 и 350 миллионов лет после Большого взрыва (с красными смещениями примерно 10,5 и 12,5 соответственно), что могут подтвердить будущие спектроскопические измерения с помощью Уэбба.
«С Уэббом мы были поражены, обнаружив самое далекое звездное сияние, которое кто-либо когда-либо видел, всего через несколько дней после того, как Уэбб опубликовал свои первые данные», — сказал Рохан Найду о более далекой галактике GLASS, называемой GLASS-z12, которая, как полагают, датируются 350 миллионами лет после Большого взрыва.
Предыдущий рекордсмен — галактика GN-z11, существовавшая через 400 миллионов лет после Большого взрыва (красное смещение 11,1), идентифицированная в 2016 году обсерваториями Хаббл и Кек в программах глубокого космоса.
«Основываясь на всех предсказаниях, мы думали, что нам нужно исследовать гораздо больший объем пространства, чтобы найти такие галактики», — говорят ученые.
«От этих наблюдений просто взрывается голова. Это целая новая глава в астрономии. Это похоже на археологические раскопки, когда вы вдруг обнаруживаете затерянный город или что-то, о чем вы не знали. Это просто ошеломляет», — добавила Паола Сантини, один из авторов работы.
Галактики находятся не внутри скопления, а на много миллиардов световых лет дальше от него. Галактика с номером (1) существовала всего через 450 миллионов лет после Большого взрыва. Галактика (2) существовала через 350 миллионов лет после Большого взрыва. Обе видны очень близко по времени к Большому взрыву, который произошел 13,8 миллиарда лет назад. Эти галактики крошечные по сравнению с нашим Млечным Путем, они составляют всего несколько процентов от его размера, даже неожиданно вытянутая галактика, обозначенная (1). © NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA) IMAGE PROCESSING: Zolt G. Levay (STScI)
«Хотя расстояния до этих ранних источников еще предстоит подтвердить с помощью спектроскопии, их чрезвычайная яркость представляет собой настоящую загадку, бросающую вызов нашему пониманию формирования галактик», — отметил Паскаль Эш из Женевского университета в Швейцарии.
Наблюдения Уэбба подтолкнули астрономов к единому мнению, что необычное количество галактик в ранней Вселенной было намного ярче, чем ожидалось. По словам исследователей, это облегчит Уэббу поиск еще большего количества ранних галактик в последующих исследованиях глубокого космоса.
«Мы сделали нечто невероятно увлекательное. Эти галактики должны были начать собираться вместе, может быть, всего через 100 миллионов лет после Большого взрыва. Никто не ожидал, что темные века закончатся так рано», — сказал Гарт Иллингворт из Университета Санта-Крус.
По словам ученых, эти галактики сильно отличаются от Млечного Пути или других крупных галактик, которые мы видим вокруг нас сегодня.
Астрономы подчеркнули, что две яркие галактики имеют много света. Один из вариантов состоит в том, что они могли быть очень массивными, с большим количеством маломассивных звезд, как более поздние галактики. В качестве альтернативы они могут быть гораздо менее массивными и состоять из гораздо меньшего количества необычайно ярких звезд, известных как звезды населения III.
Давно предполагалось, что они будут первыми когда-либо родившимися звездами, горящими при очень высоких температурах и состоящими только из первичных водорода и гелия; только позже звезды будут «готовить» более тяжелые элементы при ядерном синтезе. В локальной Вселенной таких чрезвычайно горячих первичных звезд не наблюдается.