Телескоп Джеймс Уэбб наблюдает за самым далеким галактическим слиянием

Иногда новые галактики образуются в результате слияния двух или нескольких галактик. Такие слияния происходили с самых ранних времен. С помощью космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) астрономы обнаружили массовое слияние молодых галактик, происходящее примерно через полмиллиарда лет после Большого взрыва. Оно называется Gz9p3 и является одним из самых ранних и отдаленных слияний, когда-либо существовавших.

По словам астронома Кита Бойетта из Мельбурнского университета в Австралии, в создании Gz9p3 участвуют невероятно массивные галактические компоненты. «Когда мы проводили наблюдения, эта галактика была в десять раз массивнее, чем любая другая галактика, обнаруженная в то время во Вселенной», — сказал Кит Бойетт.

Спектроскопические наблюдения JWST ранней Вселенной открыли существование галактик, существовавших всего через 300 миллионов лет после Большого взрыва. Тот факт, что сейчас он наблюдает их слияние всего пару сотен миллионов лет спустя — как это происходит с Gz9p3 — предполагает, что звезды в этих галактиках рождались и развивались гораздо быстрее, чем ожидали астрономы. Это, в свою очередь, придает совершенно новый взгляд на события самых ранних эпох.

Подробности галактических слияний

Наблюдения показывают, что Gz9p3 разделена на сливающиеся группы. В одной группе две «части»; у нее длинный хвост материала. По словам ученых, это говорит о том, что по крайней мере две галактики собираются вместе, образуя одну большую. «Слияние еще не завершено», — говорит Кит Бойетт. «Мы можем сказать это по тому факту, что мы все еще видим два компонента. Длинный хвост, скорее всего, возник в результате того, что часть материи была отброшена во время слияния. Когда две галактики сливаются, они как бы выбрасывают часть материи. Итак, это говорит нам о том, что происходит слияние, и это самое отдаленное слияние, которое когда-либо видели».

Благодаря мощной способности JWST заглядывать в прошлое астрономы быстро меняют свои модели ранней Вселенной. Это потому, что он может «видеть» свет этих ранних объектов в инфракрасном спектре. И телескоп видит галактики, которые быстро стали очень массивными в результате слияния. «С помощью JWST мы видим больше объектов в раннем космосе, чем ожидали увидеть, и эти объекты также более массивны, чем мы думали», — сказал Кит Бойетт. «Наша космология не обязательно ошибочна, но наше понимание того, как быстро образовались галактики, вероятно, неверно, потому что они более массивны, чем мы когда-либо могли себе представить».

Слияния и молодые звезды

В статье, где ученые описывают свои исследования слияния Gz9p3, они также рассматривают звезды, существующие в сливающихся галактиках. Это не совсем то, чего ожидали астрономы. Это потому, что большинство исследований показывают очень молодые звезды в то время, и они появляются потому, что они ярче и их свет доминирует в данных изображений. Однако спектральные исследования JWST позволяют астрономам отличать более молодые звезды от более старых.

«Когда мы сравнили наш спектральный анализ с полученными изображениями, мы обнаружили две разные вещи. Изображение показало нам, что популяция звезд молода, но спектроскопия показала, что звезды довольно старые. Но оказывается, что оба варианта верны, потому что у нас не одна популяция звезд, а две», — сказал Кит Бойетт. «Старое население звезд существует уже давно, и мы считаем, что происходит слияние галактик, порождающее новые звезды, и это то, что мы видим на изображениях — новые звезды поверх старого населения».

Слияния вызывают ударные волны, проносящиеся по галактикам. Ударные волны сталкивают вещество вместе, а это, в свою очередь, приводит к рождению новых звезд. JWST позволяет астрономам рассмотреть мелкие детали обеих популяций звезд. И, используя эти данные, они смогут точно настроить свои модели рождения звезд, формирования галактик и слияний в ранней Вселенной.

Ученые говорят, что моделирование действительно создает объект, очень похожий на тот, который они наблюдали. «Однако это невероятно редкий объект», — сказал Кит Бойетт. «Настолько редкий, что во всей модели только один такой. Вероятность того, что мы видим его с помощью наших наблюдений, предполагает, что нам либо невероятно повезло, либо наши симуляции ошибочны, и объекты такого типа встречаются чаще, чем мы думаем. Чего, по нашему мнению, нам не хватает, так это того, что звезды формировались гораздо эффективнее, и, возможно, именно это нам нужно изменить в наших моделях».

Действительно, выводы ученых предполагают, что при эффективном звездообразовании в период в самом конце Эпохи реионизации астрономы могли бы ожидать увидеть больше объектов, подобных Gz9p3. Это предполагает дальнейшие наблюдения с помощью JWST и улучшенное моделирование для понимания задействованных в слиянии звезд и галактик.