Что делало галактики именно такими, какими мы их видим, — один из самых интересных вопросов в астрофизике. Теперь у ученых появился шанс не только понять, но и рассмотреть это своими глазами.
Физически доступная для обозрения учеными часть Вселенной простирается вокруг нас в радиусе 46 миллиардов световых лет. Это то максимальное расстояние, с которого в расширяющейся Вселенной за 13,8 миллиарда лет ее существования до нас мог успеть долететь свет. В этом пространстве, по оценкам, расположены сотни миллиардов, а может быть, и два триллиона галактик. Все они составляют лишь 4% массы-энергии Вселенной, но и в них нелегко разобраться.
Как поняли космологи, в целом галактики — это водород, который образовался через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва, заполнил все пространство сплошным «смогом», а потом стал концентрироваться в сгустки. Эти сгустки и превратились в галактики. Но как именно они формировались и от чего зависит их внешний вид, астрономы продолжают выяснять.
Приблизиться к истине в этом вопросе помогает инфракрасная космическая обсерватория «Джеймс Уэбб», которая может видеть самые далекие галактики, потому что их и можно наблюдать только в инфракрасном свете. Но одновременно это означает, что телескоп заглядывает в самое далекое прошлое Вселенной. Он уже показал нам много галактик такими, какими они были всего через сотни миллионов лет после Большого взрыва. И одна из них заинтересовала астрономов тем, как она растет. Вернее, конечно, росла 13 миллиардов лет назад.
Эта галактика, записанная в каталоги как JADES-GS+53.18343−27.79097, имеет массу примерно в 400 миллионов масс Солнца, а диаметр — около 1500 световых лет. То есть она в 100 раз меньше нашей галактики Млечный Путь, в которой сотни миллиардов звезд. И наблюдается она такой, какой была через 700 миллионов лет после возникновения Вселенной. Надо сказать, застать Галактику в те далекие времена настолько хорошо сформированной само по себе удивительно: ученые привыкли считать, что тогда полноценных галактик вообще еще не было, но целая серия снимков «Уэбба» полностью разрушает это представление.
В случае JADES-GS+53.18343−27.79097 обратило на себя внимание то, что у небольшой юной галактики ядро такое же плотное, как у современных гигантских эллиптических галактик. При этом больше всего новых звезд рождается ближе к окраинам. Каждые 10 миллионов лет общая масса светил на галактической периферии удваивается. Как пишут в журнале Nature Astronomy исследователи из Кембриджского университета (Великобритания), это подтверждает теоретически предсказанный сценарий, по которому со временем звездообразование распространяется и усиливается все дальше и дальше от центра. То есть галактика разрастается «изнутри».
Соавтор исследования, доктор Сандро Тачелла из Кавендишской лаборатории Кембриджа, объяснил, что рождение галактик сравнимо с вращением фигуриста на льду: когда он прижимает к себе руки, то кружится быстрее. Точно так же по мере накопления массы в центре будущей галактики вещество в этом центре раскручивается все сильнее, и по мере этого вращения формируется спираль или диск.