JWST-7329: редкая массивная галактика, образовавшаяся очень рано во Вселенной. На этом изображении JWST NIRCAM показана красная дисковая галактика, но с помощью одних только изображений ее трудно отличить от других объектов. Спектральный анализ его света с помощью JWST выявил его аномальную природу — он образовался около 13 миллиардов лет назад, хотя в звездах он содержит примерно в 4 раза больше массы, чем наш Млечный Путь сегодня. Фото: Космический телескоп Джеймса Уэбба.
Наше понимание того, как формируются галактики и природа темной материи, может быть полностью перевернуто после новых наблюдений звездного населения, большего, чем Млечный Путь, более 11 миллиардов лет назад, которого не должно было существовать.
В статье, опубликованной сегодня в журнале Nature, подробно описаны результаты, полученные с использованием новых данных космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Результаты показывают, что массивная галактика в ранней Вселенной, наблюдавшаяся 11,5 миллиардов лет назад (космическое красное смещение 3,2), имеет чрезвычайно старое население звезд, образовавшееся гораздо раньше — на 1,5 миллиарда лет раньше (красное смещение около 11). Это наблюдение опровергает существующие модели, поскольку темной материи накопилось недостаточно в достаточных концентрациях, чтобы вызвать их формирование.
Заслуженный профессор Технологического университета Суинберна Карл Глейзбрук возглавил исследование и международную команду, которая использовала JWST для спектроскопических наблюдений этой массивной спокойной галактики.
«Мы преследовали эту конкретную галактику в течение семи лет и часами наблюдали за ней с помощью двух крупнейших телескопов на Земле, чтобы выяснить, сколько ей лет. Но она была слишком красной и слишком тусклой, и мы не могли ее измерить. в конце нам пришлось покинуть Землю и использовать JWST, чтобы подтвердить его природу».
Формирование галактик является фундаментальной парадигмой, лежащей в основе современной астрофизики и предсказывающей сильное сокращение числа массивных галактик в ранние космические времена. Чрезвычайно массивные покоящиеся галактики наблюдаются уже через один-два миллиарда лет после Большого взрыва, который бросает вызов предыдущим теоретическим моделям.
Выдающийся профессор Глейзбрук работал с ведущими исследователями со всего мира, в том числе с доктором Темией Нанаяккарой, доктором Лалитвади Кавинваничакиджем, доктором Колином Джейкобсом, доктором Гарри Читтенденом, доцентом Гленном Дж. Кацпрзаком и доцентом Иво Лаббе из Центра астрофизики и суперкомпьютеров Суинберна. .
«Это была во многом коллективная работа: от инфракрасных исследований неба, которые мы начали в 2010 году и которые привели к тому, что мы определили эту галактику как необычную, до наших многих часов на телескопе Кека и Очень Большом Телескопе, где мы пытались, но не смогли это подтвердить, пока наконец, в прошлом году мы потратили огромные усилия на то, чтобы выяснить, как обрабатывать данные JWST и анализировать этот спектр».
Доктор Темия Нанаяккара, руководивший спектральным анализом данных JWST, говорит: «Сейчас мы выходим за рамки того, что было возможно, чтобы подтвердить наличие древнейших массивных спящих монстров, существующих глубоко во Вселенной. Это раздвигает границы нашего нынешнего понимания того, как Галактики формируются и развиваются. Ключевой вопрос сейчас заключается в том, как они формируются так быстро на очень ранних стадиях Вселенной и какие загадочные механизмы приводят к тому, что они останавливают внезапное образование звезд, когда остальная часть Вселенной делает то же самое».
Доцент Клаудия Лагос из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) Университета Западной Австралии сыграла решающую роль в разработке теоретического моделирования эволюции концентрации темной материи для исследования.
«Формирование галактик во многом определяется тем, как концентрируется темная материя», — говорит она. «Наличие этих чрезвычайно массивных галактик на столь раннем этапе существования Вселенной создает серьезные проблемы для нашей стандартной модели космологии. Это потому, что мы не думаем, что такие массивные структуры темной материи, в которых находятся эти массивные галактики, еще не успели сформироваться. Дополнительные наблюдения необходимы, чтобы понять, насколько распространены эти галактики, и помочь нам понять, насколько они действительно массивны».
Глейзбрук надеется, что это может стать новым открытием для нашего понимания физики темной материи, заявляя: «JWST находит все больше доказательств раннего формирования массивных галактик. Этот результат устанавливает новый рекорд для этого явления. Хотя он очень поразителен. , это всего лишь один объект. Но мы надеемся найти больше, и если мы это сделаем, это действительно расстроит наши представления о формировании галактик».
Информация от: Технологическим университетом Суинберна.
