Найдена галактика, которая моложе Большого взрыва всего на 390 млн лет

Благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба астрономы, пытающиеся найти самые ранние галактики, которые когда-либо были замечены, теперь подтвердили, что галактика, впервые обнаруженная летом прошлого года, действительно является одной из самых ранних из когда-либо обнаруженных.

Результаты исследований опубликованы в журнале Nature.

Последующие наблюдения, проведенные после первого обнаружения галактики Мейзи, показали, что она возникла через 390 млн. лет после Большого взрыва. Хотя это не так рано, как предполагала группа специалистов под руководством астронома Стивена Финкельштейна из Техасского университета в Остине летом прошлого года, тем не менее, это одна из четырех самых ранних подтвержденных галактик.

Галактика Мейзи интересна тем, что она была одной из первых далеких галактик, обнаруженных JWST, и первой из этого набора, которая была подтверждена спектроскопически», — заявил Финкельштейн, профессор астрономии в UT Austin, автор статьи в Nature и главный исследователь Научного обзора ранней эволюции космоса (CEERS). Он назвал галактику в честь своей дочери, поскольку она была открыта в день ее рождения.

Последний анализ был проведен под руководством первого автора Пабло Аррабаль Харо, постдокторского научного сотрудника Национальной лаборатории оптико-инфракрасных астрономических исследований Национального научного фонда. Кроме Финкельштейна, соавторами из UT Austin являются Кейтлин Кейси, Микаэла Бэгли, Кэтрин Чворовски и Сейджи Фуджимото.

В настоящее время команда CEERS изучает еще около 10 галактик, которые могут относиться к эпохе, еще более ранней, чем эпоха Мейзи.

Объекты в космосе не имеют временной метки. Чтобы определить, когда наблюдаемый нами свет покинул объект, астрономы измеряют его красное смещение — величину, на которую изменился цвет объекта в результате его движения от нас. Поскольку мы живем в расширяющейся Вселенной, чем дальше в прошлое мы заглядываем, тем больше красное смещение объекта.

Первоначальные оценки красных смещений (а значит, и времени после Большого взрыва) были основаны на фотометрии — определении яркости света на изображениях с помощью небольшого числа широкочастотных фильтров. Эти оценки были сделаны на основе данных, собранных CEERS в течение первого сезона наблюдений, который был первоначально отведен для телескопа. Для получения более точных оценок команда CEERS обратилась к спектроскопическому прибору JWST — NIRSpec, который расщепляет свет объекта на множество узких частот для более точного определения его химического состава, тепловыделения, собственной яркости и относительного движения. Согласно последнему спектроскопическому анализу, галактика Мейзи находится на красном смещении z=11,4.

В данном исследовании также рассматривалась галактика CEERS-93316, первоначально обнаруженная в общедоступных данных CEERS группой специалистов Эдинбургского университета, которая, по первоначальным оценкам, наблюдалась через невероятные 250 млн. лет после Большого взрыва. При дальнейшем анализе оказалось, что CEERS-93316 имеет более скромное красное смещение z=4.9, что соответствует примерно 1 млрд. лет после Большого взрыва.

Оказалось, что горячий газ в CEERS-93316 излучал так много света в нескольких узких частотных диапазонах, связанных с кислородом и водородом, что галактика казалась гораздо более голубой, чем она есть на самом деле. Этот голубой оттенок имитирует признаки, которые Финкельштейн и другие исследователи ожидали увидеть в очень ранних галактиках. Это связано с причудой фотометрического метода, которая проявляется только для объектов с красным смещением около 4,9. Финкельштейн говорит, что это был случай невезения.

Это был довольно странный случай, — сказал Финкельштейн.

Из многих десятков кандидатов с высоким красным смещением, которые наблюдались спектроскопически, это единственный случай, когда истинное красное смещение оказалось намного меньше, чем наше первоначальное предположение.

Эта галактика не только выглядит неестественно голубой, но и гораздо ярче, чем предсказывают наши современные модели для галактик, сформировавшихся на столь раннем этапе развития Вселенной.

Было бы очень сложно объяснить, как Вселенная могла создать такую массивную галактику так скоро, — говорит Финкельштейн.

Поэтому я думаю, что это, вероятно, всегда было наиболее вероятным результатом, поскольку она была такой экстремальной, такой яркой, на таком очевидном высоком красном смещении.

14.08.2023