Астрофизики представили первые результаты исследования космическим телескопом «Джеймс Уэбб» первых галактик ранней Вселенной. Оказывается, они чрезвычайно молоды и напоминают галактики гороха — небольшие системы, расположенные гораздо ближе к Млечному Пути. «Хайтек» рассказывает об исследовании и о том, почему это важно.
Астрофизики из Центра космических полетов Годдарда НАСА представили первые результаты научного анализа данных, собранных космическим телескопом «Джеймс Уэбб» при исследовании ранней Вселенной. Открытие сделано при исследовании объектов, расположенных позади скопления галактик SMACS 0723. Мощная гравитация этой системы искривляет и усиливает свет от далеких галактик благодаря эффекту гравитационного линзирования.
Результаты исследования, которые были продемонстрированы на ежегодном собрании Американского астрономического общества в Сиэтле, показали, что далекие молодые галактики ранней Вселенной по своим свойствам напоминают редкие, но лучше известные галактики зеленого горошка, расположенные в изученной части Вселенной.
Что такое галактики зеленого горошка?
Галактики гороха, или галактики зеленого горошка — это один из типов компактных галактик с очень активным звездообразованием. Их впервые обнаружили в 2009 году астрономы-волонтеры при исследовании результатов Слоановского цифрового небесного обзора. Это масштабное астрономическое исследование красного смещения звезд и галактик, выполненное с использованием 2,5-метрового широкоугольного телескопа обсерватории Апачи-Пойнт.
Результаты наблюдений анализировали и классифицировали астрономы-волонтеры, которые участвовали в проекте Galaxy Zoo. Исследователи обнаружили на снимках множество небольших галактик, которые выглядели, как светящиеся зеленые точки, напоминающие горошинки. Такие галактики расположены относительно близко от Млечного Пути: на расстоянии всего в несколько сотен миллионов световых лет (несравнимо с 12-13 млрд световых лет для галактик ранней Вселенной).
Цвета галактик гороха необычны, потому что значительная часть излучения в них исходит от светящихся газовых облаков. Газовые облака производят свет с определенной длиной волны, в отличие от звезд, которые излучают в разных частях спектра. Кроме того, галактики гороха весьма компакты, в среднем их размер составляет около 5 тыс. световых лет, или 5% от размера Млечного Пути.
Что исследовал «Джеймс Уэбб»?
В своей работе ученые анализировали данные, собранные при исследовании области глубокого космоса вокруг массивного скопления галактик SMACS 0723. Ранние результаты этого исследования позволили создать самое известное и первое изображение, официально опубликованное командой космического телескопа «Джеймс Уэбб» еще летом 2022 года.
Масса скопления делает его гравитационной линзой, которая одновременно увеличивает и искажает внешний вид фоновых галактик. Помимо создания красочных снимков «Джеймс Уэбб» использовал спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) для анализа спектров выбранных галактик в исследуемой области.
Что увидели астрофизики?
Среди самых тусклых галактик за скоплением было обнаружено три компактных инфракрасных объекта, которые внешне напоминают зеленый горошек. При этом самая далекая из них была увеличена гравитационной линзой SMACS 0723 примерно в 10 раз, что позволило подробно рассмотреть ее особенности. При этом свет от нее прошел более 13 млрд световых лет до Земли, а галактика существовала, когда Вселенной было около 5% от современного возраста.
Анализ спектров излучения от этих галактик, скорректированного с учетом красного смещения, показал, что пики излучения с разными длинами волны от этих компактных галактик ранней Вселенной и от галактик зеленого горошка совпадают. Эмиссионные линии демонстрируют излучение, характерное для водорода, кислорода и неона.
Почему это важно?
Две галактики, исследованные «Уэббом», содержат кислород на уровне около 20% от Млечного Пути. Это очень близко к значениям для известных галактик зеленого горошка. Третья галактика еще более необычная: она содержит около 2% кислорода в соотношении с Млечными Путем и может быть самой примитивной с химической точки зрения галактикой из всех известных.
Мы видим эти объекты такими, какими они существовали до 13,1 миллиарда лет назад, когда Вселенная была примерно на 5% старше своего нынешнего возраста. И мы видим, что это молодые галактики во всех смыслах — полные молодых звезд и светящегося газа, который содержит мало химических продуктов, переработанных из более ранних звезд.
Сангита Малхотра, астрофизик центра космических полетов Годдарда НАСА и соавтор исследования
Открытие сходства между первыми галактиками и системами зеленого горошка открывает уникальные возможности для лучшего изучения эволюции Вселенной. Близость этих компактных галактик к Млечному Пути позволяет использовать широкий спектр инструментов и наблюдений для изучения процессов, которые, по всей видимости, привели к формированию всего многообразия современной Вселенной.
Читать далее:
Самые красивые фото «Уэбба» за 2022 год: посмотрите, что сделал телескоп за $10 млрд
Солнце открыло год вспышкой самого мощного класса
Раскрыт секрет долговечности римского бетона: он умеет восстанавливаться