Самая ранняя Вселенная была оживленным местом, особенно когда начали формироваться звезды и галактики. Астрономы с нетерпением ищут самую дальнюю галактику — ту неуловимую «первую», которая сформировалась. JWST участвует в этой охоте посредством своего исследования раннего выпуска космической эволюции (CEERS).
Недавно учёные объявили предварительного кандидата на премию «самая далёкая галактика». Астрономы прозвали ее «Галактикой Мейси», и казалось, что она находится в середине той ранней эпохи космической истории. Затем еще раньше было объявлено о еще одном, с красным смещением z~16. Это означает, что она находится на расстоянии почти 13,8 миллиардов световых лет, что кажется довольно фантастическим. Это были захватывающие находки. Но их нужно было подтвердить.
В погоне за неуловимой «самой дальней галактикой»
С тех пор, как космический телескоп «Хаббл» начал находить галактики на больших космических расстояниях, началась гонка за то, чтобы найти одну из них в самую раннюю возможную эпоху. Сделать это с помощью оптических наблюдений невозможно. Итак, лучший способ определить расстояние (и возраст) всех кандидатов в «самые ранние галактики» — это провести спектроскопию.
Именно это и сделала группа под руководством астронома Пабло Аррабала Аро (Национальная исследовательская лаборатория оптической и инфракрасной астрономии в Тусоне, Аризона). Они объединили работу с командой в Шотландии и изучили красное смещение нескольких галактик, включая галактику Мейси. Их документ, в котором описывается работа, вышел недавно. Это подтверждает, что Галактика Мейси существовала как минимум через 390 миллионов лет после Большого взрыва. Исследование также показывает, что самая далекая галактика под названием CEERS-93316 находится не так далеко, как все думали. Ранние наблюдения показали, что он существовал по крайней мере через 250 миллионов лет после Большого взрыва.
Работа команды Аррабала опровергла расстояние до CEERS-93316, но подтвердила место галактики Мейси в ранней Вселенной. Это также дает представление об условиях на ранних этапах космической истории. «Что отличает галактику Мэйси и CEERS2_588 от немногих других подтвержденных галактик той эпохи Вселенной, так это то, что они более светящиеся», — сказал Аррабал Аро. «Подтверждение существования двух ультрадалеких, очень ярких галактик подтверждает идею быстрого роста галактик в первые несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, что трудно объяснить с помощью наших нынешних моделей формирования галактик».
Определение расстояния до самой дальней галактики
Чтобы получить эти точные расстояния, исследовательская группа провела дополнительные спектральные исследования этих двух галактик. По словам соавтора Джейхана Карталтепе из Рочестерского технологического института, это позволило им получить максимально точные измерения расстояний. «Спектры — это то, как вы действительно можете определить, что такое красное смещение галактики», — объяснила она. «Для этих двух галактик ответ был очень ясен — спектры выглядят совершенно по-разному. Мы подтвердили, что галактика Мейси находится на таком высоком красном смещении, как мы думали».
То же исследование опровергло расстояние z~16 для CEERS-93316. Оказывается, из-за совпадения, которое имитирует цвета галактики с большим красным смещением, ее красное смещение не равно z~16. Она имеет более реалистичное красное смещение z~4,9 — расстояние чуть более 12 миллиардов световых лет. Это означает, что это не самая дальняя галактика (и, следовательно, не самая ранняя). Но это все еще тот период времени, когда первые поколения звезд и галактик освещали зарождающуюся Вселенную.
Ранние галактики и эпизоды звездообразования в них рассказывают астрономам многое об условиях ранней Вселенной. В самые ранние эпохи Вселенная представляла собой кварковый суп из частиц. По мере расширения и охлаждения оно подготовило почву для существования первых галактик. Изначально они не были звездными объектами с облаками газа и пыли. Но, похоже, они сформировались быстро, и астрономы хотят знать, что ускорило их рождение и эволюцию.
JWST лидирует
Эти открытия и измерения JWST являются огромным свидетельством мощи этой обсерватории. Ученые используют его для обнаружения галактик с самым высоким красным смещением, перенося их еще дальше во времени. Это огромная часть научной миссии JWST: найти самую дальнюю галактику, то есть ту, что находится почти на заре космического времени. Его наблюдения также должны более подробно раскрыть состояние ранней Вселенной.
«Это показывает нам, насколько мощным является телескоп и его способность делать то, для чего он был создан», — сказал Карталтепе. «В некотором смысле он работает даже лучше, чем мы ожидали. Мы уже так много узнаем о Вселенной на ранних этапах миссии JWST. Я думаю, что в будущем мы сможем строить большие выборки на больших площадях и действительно сможем глубже изучить физические характеристики галактик в ранней Вселенной».
По мере того, как JWST заглядывает глубже в детство Вселенной, мы можем ожидать увидеть больше объявлений о ранних галактиках. В конце концов, JWST или его преемник найдут эту неуловимую «первую галактику». Это открытие расскажет многое об условиях, произошедших всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Для дополнительной информации
Сотрудничество с глобальной командой подтверждает и опровергает наличие далеких галактик
Подтверждение и опровержение очень ярких галактик в ранней Вселенной
Взгляд назад в раннюю Вселенную: история подтверждения и опровержения
