Космические самоцветы наблюдает JWST. Изображение предоставлено: ЕКА/Уэбб, НАСА и ККА, Л. Брэдли (STScI), А. Адамо (Стокгольмский университет) и сотрудничество Cosmic Spring.
Международная группа астрономов с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA обнаружила гравитационно связанные звездные скопления, когда Вселенной было 460 миллионов лет. Это первое открытие звездных скоплений в молодой галактике менее чем через 500 миллионов лет после Большого взрыва.
Работа была опубликована в журнале Nature.
Молодые галактики ранней Вселенной прошли через значительные фазы звездообразования, которые произвели значительное количество ионизирующего излучения. Однако из-за их космологической удаленности прямое изучение их звездного состава оказалось затруднительным. С помощью Уэбба международная группа астрономов обнаружила пять молодых массивных звездных скоплений в дуге Cosmic Gems (SPT0615-JD1), галактике с сильными линзами, которая излучала свет, когда Вселенной было около 460 миллионов лет, и смотрела на 97 % звезд. космическое время назад.
Дуга «Космические драгоценности» была первоначально обнаружена на изображениях космического телескопа «Хаббл» НАСА/ЕКА, полученных в рамках программы Reionization Lensing Cluster Survey (RELICS) линзирующего скопления галактик SPT-CL J0615-5746.
«Считается, что эти галактики являются основным источником интенсивного излучения, которое реионизировало раннюю Вселенную.» сказала ведущий автор Анжела Адамо из Стокгольмского университета и Центра Оскара Кляйна в Швеции. «Что особенного в дуге «Космические самоцветы», так это то, что благодаря гравитационному линзированию мы можем фактически разрешить галактику до масштаба парсека.»
С помощью Уэбба научная группа теперь может видеть, где формируются звезды и как они распределяются, аналогично тому, как космический телескоп Хаббл используется для изучения местных галактик. Взгляд Уэбба предоставляет уникальную возможность изучить звездообразование и внутреннюю работу молодых галактик с таких беспрецедентных расстояний.
«Невероятная чувствительность и угловое разрешение телескопа Уэбб в ближнем инфракрасном диапазоне волн в сочетании с гравитационным линзированием массивного скопления галактик на переднем плане сделали это открытие возможным.» — сказал Ларри Брэдли из Научного института космического телескопа и руководитель программы наблюдений Уэбба, которая собирала данные. «Ни один другой телескоп не смог бы сделать это открытие.»
«Удивление и изумление были невероятными, когда мы впервые открыли изображения Уэбба.» Адамо добавил. «Мы увидели небольшую цепочку ярких точек, отражавшуюся из стороны в сторону – эти космические драгоценности и есть звездные скопления. Без Уэбба мы бы не знали, что наблюдаем звездные скопления в такой молодой галактике.»
В нашем Млечном Пути мы видим древние шаровые звездные скопления, которые удерживаются вместе под действием силы тяжести и существуют уже миллиарды лет. Это древние реликты интенсивного звездообразования в ранней Вселенной, но где и когда образовались эти скопления, не совсем понятно. Открытие массивных молодых звездных скоплений в дуге «Космические самоцветы» дает нам прекрасное представление о ранних стадиях процесса, который потенциально приводит к образованию шаровых скоплений.
Недавно обнаруженные звездные скопления в дуге массивны, плотны и расположены на очень маленькой площади своей галактики, но они также обеспечивают большую часть ультрафиолетового света своей родительской галактики. Звездные скопления значительно плотнее близлежащих звездных скоплений. Это открытие поможет ученым лучше понять, как молодые галактики сформировали свои звезды и где образовались шаровые скопления.
Команда отмечает, что это открытие объединяет множество научных областей.
«Эти результаты являются прямым доказательством того, что протоглобулярные звездные скопления образовались в слабых галактиках в эпоху реионизации. Это способствует нашему пониманию того, как этим галактикам удалось реионизировать Вселенную.» объяснил Адамо.
«Это открытие также поднимает важные вопросы об образовании шаровых скоплений и их первоначальных свойствах. Высокая плотность звезд в скоплениях дает нам первое представление о процессах, происходящих внутри них, и позволяет по-новому взглянуть на возможное образование очень массивных звезд и зародышей черных дыр, которые важны для эволюции галактик.»
В будущем команда надеется собрать подборку галактик, для которых можно будет достичь аналогичного разрешения.
Поле галактик на черном фоне космоса. В центре находится скопление десятков желтоватых галактик, образующих скопление галактик на переднем плане. Под ними расположены искаженные линейные структуры, которые, кажется, следуют по большей части невидимым концентрическим кругам, вьющимся вокруг центра изображения. Линейные структуры возникают, когда свет фоновой галактики преломляется и усиливается за счет эффектов гравитационного линзирования. Множество ярко-красных и синих галактик разной формы разбросаны по изображению, что делает его густонаселенным.]Изображение предоставлено: ЕКА/Уэбб, НАСА и ККА, Л. Брэдли (STScI), А. Адамо (Стокгольмский университет) и сотрудничество «Космическая весна»
«Я убежден, что в ранней Вселенной существуют и другие подобные системы, ожидающие своего открытия. Это позволяет нам углубить наше понимание ранних галактик.» — сказал Эрос Ванцелла из Обсерватории астрофизики и космических наук INAF в Болонье (ОАГ), Италия, один из главных исследователей этой работы.
Тем временем команда готовится к дальнейшим наблюдениям и спектроскопии с Уэббом.
«Мы планируем изучить эту галактику в третьем цикле с использованием инструментов Уэбба NIRSpec и MIRI.» Брэдли добавил. «Наблюдения NIRSpec позволят подтвердить красное смещение галактики и изучить ультрафиолетовое излучение звездных скоплений, что, в свою очередь, послужит более детальному изучению их физических свойств. Наблюдения MIRI позволят нам изучить свойства ионизированного газа. Спектроскопические наблюдения также позволят нам составить пространственную карту скорости звездообразования.»
Информация от: Европейским космическим агентством
