Космический телескоп James Webb имеет на борту один из лучших в мире спектрографов, с помощью которого он может отслеживать химический состав удаленных объектов. Недавно он узнал кое-что невероятное об очень отдаленной галактике.
Редкая галактика
Астрономы Университета Аризоны узнали больше об удивительно зрелой галактике, которая существовала, когда Вселенной было чуть меньше 300 миллионов лет — всего 2% от ее нынешнего возраста.
По словам исследователей, галактика под названием JADES-GS-z14-0, наблюдаемая космическим телескопом NASA имени Джеймса Уэбба (JWST), является неожиданно яркой и химически сложной для объекта из этой первоначальной эпохи. Это дает редкий шанс заглянуть в самый древний раздел Вселенной.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, основываются на предыдущем открытии учеными JADES-GS-z14-0 — самой отдаленной галактики, которую когда-либо наблюдали, о чем они сообщили в 2024 году. В то время как первое открытие установило рекордное расстояние галактики и ее неожиданную яркость, это новое исследование углубляется в ее химический состав и эволюционное состояние.
«Это было непросто — наткнуться на что-то неожиданное», — сказал Кевин Хейнлайн, соавтор нового исследования и доцент обсерватории Стюардского университета. Исследование было намеренно направлено на поиск далеких галактик, но эта галактика побила все рекорды команды – она была чрезвычайно яркой и имела сложный химический состав, что было совершенно неожиданно на таком раннем этапе истории Вселенной.
«Тот факт, что мы нашли эту галактику в крошечном участке неба, означает, что их должно быть больше, — отметил ведущий автор исследования Якоб Хелтон, аспирант Обсерватории Стюарда. — Если бы мы посмотрели на все небо, чего мы не можем сделать с JWST, мы бы в конце концов нашли больше таких экстремальных объектов».
Инструменты поиска первобытных галактик
Исследовательская группа использовала несколько инструментов на борту JWST, включая камеру ближнего инфракрасного диапазона, или NIRCam, строительством которой руководила профессор астрономии Университета штата Калифорния Марсия Рике. Другой прибор телескопа — Среднеинфракрасный инструмент (MIRI) — обнаружил нечто чрезвычайное: значительное количество кислорода.
В астрономии все, что тяжелее гелия, считается металлом. Для производства таких металлов нужны поколения звезд. Ранняя Вселенная содержала лишь водород, гелий и незначительное количество лития. Но открытие значительного количества кислорода в галактике JADES-GS-z14-0 свидетельствует о том, что галактика формировала звезды потенциально за 100 миллионов лет до того, как ее начали наблюдать.
Сложная химия галактики и ее возраст
По словам Джорджа Рике, профессора астрономии Регентского университета и старшего автора исследования, чтобы создать кислород, галактика должна была возникнуть очень рано, потому что ей пришлось бы сформировать целое поколение светил. Эти звезды должны были эволюционировать и взорваться как сверхновые, чтобы высвободить кислород в межзвездное пространство, из которого бы образовались и развились новые звезды.
Это открытие свидетельствует о том, что звездообразование началось даже раньше, чем считали ученые, что отодвигает временную шкалу, когда первые галактики могли образоваться после Большого взрыва.
Наблюдение заняло примерно девять дней работы телескопа, включая 167 часов съемки NIRCam и 43 часа съемки MIRI, сфокусированные на невероятно малом участке неба. Астрономам повезло, что эта галактика оказалась в идеальном месте для наблюдения с помощью MIRI. По словам Хелтона, если бы они направили телескоп хотя бы на долю градуса в любом направлении, то не получили бы эти важные данные в среднем инфракрасном диапазоне.
Галактика JADES-GS-z14-0 и эволюция Вселенной
Существование такой развитой галактики на таком раннем этапе космической истории служит мощным тестом для теоретических моделей формирования галактик.
Поскольку люди получают возможность непосредственно наблюдать и понимать галактики, которые существовали в период зарождения Вселенной, это может дать важное понимание того, как Вселенная эволюционировала от простых элементов до сложной химии, необходимой для жизни, какой мы ее знаем.
«Мы живем в невероятное время в истории астрономии, — сказал Хейнлайн. — Мы способны понимать галактики, которые намного сложнее всего, что люди когда-либо находили, наблюдать их различными способами. И по-настоящему понимать их — это настоящая магия».
По материалам phys.org
