Одна из основных целей проекта Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) будет изучать раннюю Вселенную, используя мощную инфракрасную оптику для обнаружения первых галактик, пока они еще формировались. С использованием Уэбб Согласно данным, команда под руководством Центра Космического Рассвета в Дании определила три галактики, которые, по-видимому, активно формировались всего через 400–600 миллионов лет после Большого взрыва. Это помещает их в эпоху реионизации, когда Вселенная была пронизана непрозрачными облаками нейтрального водорода, которые медленно нагревались и ионизовались первыми звездами и галактиками.
Этот процесс привел к тому, что Вселенная стала прозрачной примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва и (поэтому) стала видимой астрономам сегодня. Когда команда ознакомилась с данными, полученными УэббОни заметили, что эти галактики были окружены необычным количеством плотного газа, почти полностью состоящего из водорода и гелия, который, вероятно, стал топливом для дальнейшего галактического роста. Эти результаты уже раскрывают ценную информацию о формировании ранних галактик и показывают, как Уэбб превышает цели своей миссии.
Исследование возглавили Каспер Э. Хайнц, научный сотрудник НАСА Хаббл и доцент кафедры астрофизики, и его коллеги из Центра космического рассвета (DAWN) в Институте Нильса Бора. К ним присоединились исследователи из ETH Zurich, Института астрофизики и космических исследований Массачусетского технологического института Кавли, Научного института космического телескопа (STScI), Ассоциации университетов по астрономическим исследованиям (AURA), Европейского космического агентства (ESA), Национального научного фонда (NSF). Национальная исследовательская лаборатория оптической и инфракрасной астрономии (NOIRLab) и несколько университетов.
Согласно моделям формирования галактик, считается, что первые галактики возникли в результате попадания нейтрального, нетронутого газа на первые протогалактические гало. Однако содержание нейтрального атомарного водорода в галактиках осталось неизвестным из-за сложности наблюдения самых ранних космологических периодов. «Эти галактики подобны сверкающим островам в море нейтрального, непрозрачного газа», — объяснил Хайнц в пресс-релизе НАСА. «Без Уэбба мы не смогли бы наблюдать эти очень ранние галактики, не говоря уже о том, чтобы узнать так много об их формировании».
Поскольку на изображениях Уэбба галактики выглядели не более чем красными пятнами, команда также полагалась на данные, полученные УэббКамеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) в рамках исследования космической эволюции раннего выпуска (CEERS) и распространения через программу раннего выпуска науки (ERS). Спектры показали, что свет этих галактик поглощается большим количеством нейтрального газообразного водорода. Затем они сопоставили Уэбб данные моделей звездообразования, которые показали, что эти галактики в основном населены молодыми звездами. Сказал соавтор Дарач Уотсон, профессор DAWN:
«Газ должен быть очень широко распространен и покрывать очень большую часть галактики. Это говорит о том, что мы наблюдаем сборку нейтрального газообразного водорода в галактики. Этот газ будет охлаждаться, слипаться и образовывать новые звезды. Тот факт, что мы видим большие резервуары газа, также предполагает, что галактики еще не успели сформировать большинство своих звезд».
«Мы отходим от представления о галактиках как об изолированных экосистемах», — добавила Симона Нильсен, соавтор и аспирант DAWN. «На этом этапе истории Вселенной все галактики тесно связаны с межгалактической средой с ее нитями и структурами первичного газа».
Эти результаты иллюстрируют то, что теперь возможно для астрономов благодаря телескопам следующего поколения, таким как Уэбб. Конечно, остается много вопросов без ответа, не последний из которых связан с распределением холодного газа в этих ранних галактиках. Например, сколько объектов расположено вблизи центра галактик по сравнению с их окраинами? Кроме того, астрономы до сих пор не уверены, является ли этот газ первозданным или уже населен более тяжелыми элементами. Как отметил Хайнц: «Следующим шагом будет создание больших статистических выборок галактик и детальная количественная оценка распространенности и значимости их особенностей».
Дополнительная литература: НАСА, Наука
