Три красных монстра — чрезвычайно массивные и пыльные галактики, образовавшиеся в первый миллиард лет после Большого взрыва. Изображения предоставлены: НАСА/CSA/ESA, М. Сяо и П.А. Оеш (Женевский университет), Г. Браммер (Институт Нильса Бора), Архив Dawn JWST
Международная группа под руководством Женевского университета (UNIGE) идентифицировала три сверхмассивные галактики — почти такие же массивные, как Млечный Путь — которые существовали в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва.
Это удивительное открытие стало возможным благодаря программе FRESCO космического телескопа Джеймса Уэбба, которая использует спектрограф NIRCam/Grism для измерения точных расстояний и звездных масс галактик. Результаты показывают, что звездообразование в ранней Вселенной было гораздо более эффективным, чем считалось ранее, что бросает вызов существующим моделям формирования галактик. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Согласно теоретической модели, которую предпочитают ученые, галактики постепенно формируются внутри больших гало темной материи. Гало темной материи захватывают газ (атомы и молекулы) в гравитационно-связанные структуры. Обычно не более 20% этого газа превращается в звезды в галактиках.
Однако новые результаты бросают вызов этой точке зрения. Исследователи показывают, что массивные галактики в ранней Вселенной, возможно, были гораздо более эффективными в формировании звезд, чем их более поздние аналоги, и росли гораздо быстрее, чем считалось ранее.
Открытие «красных монстров»
Беспрецедентные возможности JWST позволили астрономам систематически изучать галактики в очень далекой и ранней Вселенной и получить представление о массивных и скрытых пылью галактиках. Анализируя галактики в рамках исследования FRESCO, ученые обнаружили, что большинство источников соответствуют существующим моделям.
Однако они также нашли три удивительно массивные галактики, чьи звездные массы сравнимы с массами современного Млечного Пути. В более позднее время они образуют звезды почти в два раза эффективнее, чем их аналоги с меньшей массой и галактики. Их назвали тремя «красными монстрами» из-за высокого содержания пыли, что придает им отчетливо красный вид на изображениях JWST.
«Наши результаты меняют наше понимание формирования галактик в ранней Вселенной», — говорит доктор. Мэнъюань Сяо, ведущий автор нового исследования и научный сотрудник кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE.
«Массивные свойства этих «красных монстров» вряд ли можно было определить до JWST, поскольку они оптически невидимы из-за ослабления пыли», — говорит доктор. Дэвид Эльбаз, директор по исследованиям CEA Paris-Saclay.
Изображения и спектры трех сверхмассивных галактик с ϵ > 0,2 при z ≈ 5–6. Фото предоставлено: Природа (2024 г.). DOI: 10.1038/s41586-024-08094-5
Важная веха в наблюдении за галактикой
Международная команда разработала новую программу под названием JWST для систематического анализа полной выборки галактик с эмиссионными линиями в течение первого миллиарда лет космической истории. Этот подход позволил команде получить точные оценки расстояний и надежные измерения звездной массы для всей выборки галактик.
«Наши результаты подчеркивают замечательную мощь спектроскопии NIRCam/Grism», — объясняет Паскаль Ош, доцент кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE и главный исследователь этой программы наблюдений.
«Прибор на борту космического телескопа позволяет нам идентифицировать и изучать рост галактик с течением времени и получить более четкое представление о том, как накапливается звездная масса на протяжении всей космической истории».
«Слишком много и слишком массивных» галактик в ранней Вселенной
Хотя эти результаты не противоречат стандартной космологической модели, они поднимают новые вопросы для теорий формирования галактик, в частности, вопрос о «слишком большом количестве и слишком массивных» галактиках в ранней Вселенной.
Современные модели, возможно, должны учитывать уникальные процессы, которые позволили некоторым ранним массивным галактикам достичь такого эффективного звездообразования и, таким образом, образоваться очень быстро и на очень ранних стадиях Вселенной. Будущие наблюдения с помощью JWST и Большой миллиметровой решетки Атакамы (ALMA) дадут дополнительную информацию об этих сверхмассивных красных монстрах и откроют более крупные образцы таких источников.
«Эти результаты позволяют предположить, что галактики в ранней Вселенной могли образовывать звезды с неожиданной эффективностью», — заключает доктор. Сяо. «Поскольку мы будем изучать эти галактики более подробно, они дадут новое представление об условиях, которые сформировали самые ранние эпохи Вселенной. Красные монстры — это только начало новой эры в нашем исследовании ранней Вселенной».
Информация от: Женевским университетом
