На прошлой неделе космический телескоп «Джеймс Уэбб» показал первые снимки. В числе этих снимков — исключительное инфракрасное изображение Вселенной, самое глубокое и четкое на сегодняшний день. Это изображение скопления галактик SMACS 0723 изобилует деталями. В частности, видна далекая галактика в красном поле из ранней Вселенной. Спектрограф NIRSpec телескопа предоставил спектр, раскрывающий состав газа этой галактики: эти данные могут помочь понять химическую эволюцию ранней Вселенной.
Инструмент NIRSpec просмотрел 48 отдельных галактик, расположенных за скоплением SMACS 0723. Все эти галактики наблюдались одновременно в поле зрения размером с песчинку на расстоянии вытянутой руки. Просмотр осуществлялся в виде, который имели галактики в ранней Вселенной. Спектры излучения всех галактик схожи: все они имеют линию водорода, за которой следуют две линии ионизированного кислорода. Положение этой линии позволяет оценить красное смещение галактик и их расстояние. Одна из галактик была определена как самая удаленная.
NIRSpec изучил 48 отдельных галактик из тысяч, находящихся за скоплением SMACS 0723. Эти галактики наблюдались одновременно в поле размером с песчинку на расстоянии вытянутой руки. Все они существовали в ранней Вселенной, и их спектры излучения показали сходство: линия водорода, за которой следуют две линии ионизированного кислорода. Положение этих линий в спектре позволяет оценить красное смещение галактик и их расстояние. Одна из них оказалась самой удаленной.
скопление галактик SMACS 0723 имеет вид такого же, как и 4,6 миллиарда лет назад. Однако оно действует как гравитационная линза, позволяя ученым наблюдать более удаленные галактики из очень ранней эпохи истории Вселенной — примерно 13,8 миллиарда лет назад.
NIRSpec (Многообъектный дисперсионный спектрограф в ближней инфракрасной области) был создан компанией Astrium для Европейского космического агентства. Прибор способен одновременно наблюдать более 100 объектов — звёзд и галактик — в поле зрения размером 3’x3′. Благодаря этому стало возможным установить спектры некоторых галактик.
Спектры демонстрируют химический состав, температуру и плотность ионизированного газа в галактиках. Галактика возрастом 13,1 миллиарда лет излучает линии кислорода, водорода и неона, включая особый паттерн из линии водорода и двойной линии кислорода, который ученые обнаружили во всех целевых галактиках. В звёздах галактик происходил процесс образования кислорода для наших организмов, и мы видим его начало. — Заявила на пресс-конференции Джейн Ригби, научный сотрудник проекта «Джеймс Уэбб» в Центре космических полетов НАСА имени Годдарда.
Команда NIRSpec удивилась, получив такой подробный спектр при первом наблюдении глубокой Вселенной. Ожидали обнаружить эмиссионную линию кислорода, но думали, что потребуется нацелиться на десятки или даже сотни объектов.
Эта линия кислорода имеет важное значение, поскольку астрономы применяют ее для калибровки измерительных приборов, считая ее стандартом. Такая практика распространена при изучении близлежащих галактик, однако до сих пор ни один ученый не смог ее применить к далеким галактикам. Теперь команда сможет интерпретировать явное преобладание различных химических отпечатков в спектре с точки зрения количества присутствующих в галактике химических веществ.
Спектры далеких галактик, собранные телескопом «Джеймс Уэбб», дадут возможность изучить изменения пропорций химических элементов во времени. Это важно для достижения научной цели — заполнить пробелы в знаниях о ранней Вселенной. Между 380 тысячами лет и миллиардом лет после Большого взрыва у исследователей недостаточно информации.
Этот период совпадает с темной эпохой Вселенной, за которой последовала реионизация. Вселенная была просто диффузной смесью водорода и гелия, постепенно собирающейся вместе для формирования первых галактик, породивших первое поколение звезд. Но из-за отсутствия данных об этом периоде соответствующие процессы все еще остаются предметом обсуждения. Джеймс Уэбб способен изучать этот загадочный период напрямую. Вскоре телескоп будет наблюдать еще более отдаленные галактики, которые, возможно, прольют свет на химию Вселенной.