С помощью телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы рассмотрели древнюю галактику. Оказалось, это не одна, а две сливающиеся галактики, активно формирующие новые звезды всего через 510 миллионов лет после Большого взрыва.
Чем дальше от нас находится космический объект, тем он более тусклый. Хоть мы видим яркие галактики в ранней Вселенной, всего через 300-500 миллионов лет после Большого взрыва, технологии пока не позволяют рассмотреть их в деталях. А именно детали помогают ученым подтвердить предположения о том, как первым галактикам удалось столь быстро нарастить массу и сформировать звезды. Возможно, ответ на этот вопрос поможет найти галактика Gz9p3.
Эту галактику заметили несколько лет назад в данных наблюдений космического телескопа «Хаббл». Для него она была лишь точкой. Телескоп «Джеймс Уэбб» мощнее, поэтому с его помощью астрономам удалось рассмотреть внутреннюю структуру объекта. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Галактика Gz9p3, как ее назвали авторы новой работы, имеет красное смещение z = 9,3, то есть мы видим ее такой, какой она была примерно через 510 миллионов лет после Большого взрыва. Ученые обратили на нее внимание из-за необычайной яркости.
Дальнейшие наблюдения подтвердили, что Gz9p3 на 50% ярче обычных галактик своего периода. Более того, она оказалась еще и очень массивной — 1,6 миллиарда солнечных масс. Все это делает ее самой яркой и массивной галактикой своего периода, на z = 9. Даже если учесть кандидатов в галактики, она все равной остается одной из самых массивных из известных нам в первые 750 миллионов лет после Большого взрыва.
Еще интереснее ее строение и звезды. По оценке авторов исследования, за год Gz9p3 формирует звезды суммарной массой около 19 солнечных масс (в диапазоне от 13 до 24 солнечных масс). Для сравнения: скорость формирования новых звезд в Андромеде — 0,4 солнечной массы, а в Млечном Пути — от одной до двух солнечных масс. Правда, в 2023 году астрономы вычислили, что эта скорость может быть значительно выше, от четырех до восьми солнечных масс в год. Впрочем, это все равно значительно меньше, чем у Gz9p3.
Также наблюдения выявили, что Gz9p3 — на самом деле, две сливающиеся галактики. Самым молодым звездам там меньше 10 миллионов лет, а «старшему» поколению — в среднем 120 миллионов лет. С учетом возраста Вселенной на тот момент, получается, что формирование этих звезд началось всего через 300 миллионов лет после Большого взрыва.
Насколько часто в молодой Вселенной встречаются такие продукты слияния? По оценке авторов исследования, вероятность «поймать» подобный объект составляет примерно 20%, так что Gz9p3 не является чем-то уникальным. Тем не менее суммарная масса звезд в ней выше, чем ожидали ученые. И это делает ее отличным кандидатом для дальнейшего изучения.
Как объяснили ученые, либо галактика находится в редком для той эпохи мощном гало темной материи, либо мы что-то не понимаем в формировании звезд в ранней Вселенной. Скорее второе. Поэтому, изучив подробнее Gz9p3, особенно движение и взаимодействия внутри нее, мы сможем больше узнать о гало темной материи, формировании звезд и условиях в межзвездном, внутригалактическом и межгалактическом пространстве в тот период.
Космический телескоп «Хаббл» нашел немало кандидатов в галактики на красном смещении от восьми до 11, что соответствует 600 и 400 миллионам лет после Большого взрыва. С помощью «Спитцера» астрономы обнаружили в них довольно старые звезды, то есть формирование звезд началось во Вселенной довольно рано.
С запуском «Джеймса Уэбба» не только увеличился список известных нам галактик на z > 10, но и удалось спектроскопически изучить чуть более близкие объекты на z = 8. Оказалось, что в ту эпоху было уже гораздо больше галактик, чем предсказывали модели. Особенно ярких галактик. И благодаря объектам вроде Gz9p3 астрономы могут изучить условия их формирования.
Автор: Дарья Губина