Используя первые в своем роде наблюдения космического телескопа Джеймса Вебба, исследователи обнаружили уникальную галактику, очень компактную, но со скоростью звездообразования, сходной с нашим гораздо более крупным Млечным Путем, существовавшую около 13,3 миллиарда лет назад, которая может помочь астрономам узнать больше о галактиках, существовавших относительно недавно после Большого взрыва.
Обнаружение очень компактной галактики, которая сформировалась относительно скоро после Большого взрыва и продемонстрировала впечатляющую скорость звездообразования, является последним примером того, как космический телескоп Джеймса Уэбба меняет наше понимание ранней Вселенной.
По словам ученых, галактика, образовавшаяся 13,3 миллиарда лет назад, имеет диаметр около 100 световых лет - примерно в 1000 раз меньше Млечного Пути - но образует новые звезды со скоростью, очень похожей на скорость образования звезд в нашей гораздо более крупной современной галактике. Световой год - это расстояние, которое свет проходит за год, 5,9 триллиона миль (9,5 триллиона км).
Она существовала примерно 510 миллионов лет после Большого взрыва, ознаменовавшего зарождение Вселенной. В то время возраст Вселенной составлял менее 4% от ее нынешнего возраста.
Это открытие - еще один пример того, как наблюдения "Уэбба", который был запущен в 2021 году и начал сбор данных в прошлом году, меняют наши знания о природе ранней Вселенной. Орбитальная инфракрасная обсерватория была спроектирована таким образом, чтобы быть гораздо более чувствительной, чем ее предшественник космический телескоп "Хаббл".
"Наше нынешнее понимание формирования галактик в ранней Вселенной не позволяет предсказать, что мы увидим такое количество галактик в столь ранний период жизни Вселенной, поэтому это действительно интересно", - сказала Хейли Уильямс, докторант Университета Миннесоты по астрофизике и ведущий автор исследования, опубликованного на этой неделе в журнале Science.
"По мере того, как мы будем наблюдать все больше и больше таких далеких галактик, мы сможем составить более полную картину того, как появились первые галактики в нашей Вселенной", - добавил Уильямс. "Мы видим, что галактики, существовавшие в ранней Вселенной, сильно отличаются от галактик, существующих сегодня, и что наши обычные предположения о свойствах галактик могут быть неприменимы в ранней Вселенной".
Уэбб смотрит на Вселенную в основном в инфракрасном диапазоне, в то время как Хаббл изучал ее в основном в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах волн. Webb обладает гораздо большей светособирающей областью, что позволяет ему смотреть на большие расстояния, а значит, и дальше в прошлое, чем Hubble.
"Проникновение JWST (космического телескопа Джеймса Вебба) в первые миллиарды лет существования Вселенной было удивительным и дало астрономам много пищи для размышлений и попыток понять, когда и как образовались многие галактики", - сказал профессор астрономии Университета Миннесоты и соавтор исследования Патрик Келли.
По словам Келли, то, что наблюдается в недавно описанной галактике, может быть "шаровым скоплением" - тесно связанным скоплением от десятков тысяч до миллионов звезд - в процессе формирования.
Эта галактика, по словам Келли, "абсолютно крошечная" в относительном выражении.
"Тем не менее, мы обнаружили, что она образует около двух звезд каждый год, что сходно со скоростью образования звезд в Млечном Пути", - добавил Келли.
Исследователи изучили химический состав этой галактики и обнаружили, что, например, содержание кислорода в ней гораздо ниже, чем обычно в современных галактиках - и не зря. Кислород и другие элементы тяжелее водорода и гелия образуются в термоядерных печах внутри звезд, а затем выбрасываются в космос, когда звезды взрываются в конце своего жизненного цикла.
Поскольку в то время во Вселенной жило и умирало гораздо меньше звезд, такие тяжелые элементы были более дефицитными.
Наблюдать эту галактику помогло явление, называемое "гравитационным линзированием", которое возникает, когда огромное количество материи, например, скопление галактик, создает гравитационное поле, которое искажает и увеличивает свет, идущий от удаленных галактик, расположенных позади него, но на одной линии видимости.
Совокупная мощность космического телескопа "Джеймс Вебб" и увеличение галактики за счет гравитационного линзирования позволяет нам детально изучить эту галактику", - сказал Уильямс.
