За допомогою Космічного телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) науковці, можливо, знайшли дві надзвичайно яскраві галактики, що існували лише через 450 і 350 мільйонів років після Великого Вибуху.
Через кілька днів після офіційного початку наукових операцій космічний телескоп NASA імені Джеймса Вебба «занурив» астрономів у царство ранніх галактик, які раніше були приховані за межами спостережних можливостей інших телескопів.
Дослідження виконано завдяки здійсненню наукової програми Webb GLASS-JWST Early Release Science (дослідження Grism Lens Amplified Survey from Space) та Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS). Результати двох дослідницьких робіт, які очолювали Марко Кастеллано (Marco Castellano) з Національного інституту астрофізики та Роган Найду (Rohan Naidu) з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики, оприлюднені в The Astrophysical Journal Letters.
Лише за чотири дні аналізу дослідники знайшли дві надзвичайно яскраві галактики на зображеннях GLASS-JWST. Ці галактики існували приблизно через 450 і 350 мільйонів років після Великого Вибуху (з червоним зміщенням приблизно 10,5 і 12,5 відповідно). Науковці сподіваються, що майбутні спектроскопічні вимірювання за допомогою «Вебба» допоможуть це підтвердити.
«Ми були вражені виявленням найдальшого зоряного світла за допомогою “Вебба”, яке будь-хто бачив, лише через кілька днів після того, як були оприлюднені перші результати роботи телескопа», — сказав Роган Найду щодо більш віддаленої галактики GLASS, яку позначають GLASS-z12. Вона, як вважають науковці, вже існувала у Всесвіті через 350 мільйонів років після Великого Вибуху.
Попередній рекордсмен — галактика GN-z11, яка існувала через 400 мільйонів років після Великого Вибуху (червоне зміщення 11,1). Її виявили в 2016 році за допомогою Космічного телескопа імені Габбла та в Обсерваторії Кека внаслідок виконання спостережних програм з пошуку дуже далеких об’єктів (deep-sky programs, програми глибокого неба). Найду виконував дослідження, коли був аспірантом Центру астрофізики, а нині працює в Массачусетському технологічному інституті.
«Спираючись на всі передбачення, ми вважали, що нам требаоглядати набагато більший обсяг космосу, щоб знайти такі галактики», — сказав Кастеллано.
«Від цих спостережень у вас просто макітриться голова. Це зовсім новий розділ в астрономії. Це як археологічні розкопки; раптом ви знаходите загублене місто або щось, про що ви не знали. Це просто приголомшує», — додала Паола Сантіні (Paola Santini), четвертий автор статті, де першим автором є Кастеллано.
«Хоча відстані до цих ранніх джерел ще потрібно підтвердити за допомогою спектроскопії, їх надзвичайна яскравість є справжньою головоломкою, яка ставить під сумнів наше розуміння формування галактик», — зазначає Паскаль Еш (PascalOesch) з Женевського університету в Швейцарії.
Спостереження «Вебба» спонукають астрономів до загальної думки про те, що незвичайна кількість галактик у ранньому Всесвіті була набагато яскравішою, ніж очікувалося. Дослідники кажуть, що це полегшить «Веббу» пошук ще більшої кількості ранніх галактик у наступних оглядах глибокого неба.
«Ми знайшли щось неймовірно захопливе. Формування цих галактик мало б початись, можливо, лише через 100 мільйонів років після Великого Вибуху. Ніхто не очікував, що темні віки закінчаться так рано», — зауважив Ґарт Іллінґворт (Garth Illingworth) з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі. «На той час Всесвіт мав лише одну соту свого нинішнього віку. Це час космосу, якому 13,8 мільярда років і який розвивається».
Еріка Нельсон (Erica Nelson) з Колорадського університету, учасниця групи Найду — Оша, зазначає: «Ми були вражені можливістю виміряти форми цих перших галактик; їхні спокійні, впорядковані диски ставлять під сумнів наше розуміння того, як утворилися перші галактики в переповненому, хаотичному ранньому Всесвіті». Це дивовижне відкриття компактних дископодібних галактик у такі ранні часи стало можливим лише завдяки набагато чіткішим зображенням від «Вебба» в інфрачервоному світлі, як порівняти зі знімками від «Габбла».
«Ці галактики дуже відрізняються від Молочного Шляху чи інших великих галактик, які ми бачимо навколо нас сьогодні», — сказав Томмазо Треу (TommasoTreu) з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, співдослідник однієї з програм Webb.
Іллінґворт підкреслив, що дві яскраві галактики, знайдені науковими групами, мають багато світла. Він каже: один з варіантів полягає в тому, що вони могли бути дуже масивними, з великою кількістю зір малої маси, як пізніші в часі галактики. Крім того, вони можуть бути набагато менш масивними, складатися з набагато меншої кількості надзвичайно яскравих зір, відомих як зорі Популяції III. Досі в астрономії вважають, що вони є першими зорями, які коли-небудь виникали у Всесвіті. Ці перші зорі сяяли при неймовірних температурах і складалися лише з первісного водню та гелію. У місцевому Всесвіті не видно таких надзвичайно гарячих первісних зір.
«Справді, найдальше джерело дуже компактне, і його кольори, здається, вказують на те, що його зоряна популяція особливо позбавлена важких елементів і навіть може містити деякі зорі Популяції III. Лише спектри, які отримає “Вебб”, покажуть це», — зауважив Адріано Фонтана (Adriano Fontana), другий автор статті Кастеллано та ін., учасник «команди» GLASS-JWST.
Сучасні оцінки відстані до цих двох галактик базуються на вимірюванні їхніх інфрачервоних кольорів. Зрештою, подальші спектроскопічні вимірювання, що покажуть, як світло розтягується у Всесвіті внаслідок його розширення, забезпечать незалежну перевірку цих значень відстані. «“Вебб” тільки починає розкривати таємниці найдавніших галактик — справжні відкриття ще попереду», — сказав Іллінґворт.
За інф. з сайту https://pweb.cfa.harvard.edu підготував Іван Крячко
