Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил астрономам изучить спектры трех малых галактик, возникших 400-600 миллионов лет после Большого взрыва. Выяснилось, что молодые скопления звезд в этих далеких галактиках окружают плотными облаками газа, что свидетельствует о формировании первых галактик Вселенной.
Формирование галактик происходит из скоплений звезд и первичного нейтрального атомарного водорода. Скопления притягивают газ, который накапливается вокруг — в гало галактики. С течением времени газ охлаждается, в наиболее плотных его областях зарождаются новые звезды. Для изучения формирования первых галактик необходимо увидеть эти газовые облака.
Астрономы обычно ищут места, где газ собирается для формирования звёзд. радиолинии водородаДлина волны составляет около 21 сантиметра. К сожалению, при исследовании ранней Вселенной этот метод не пригоден, недостаточно сильное излучение. Для этой цели подойдёт другое излучение водорода — . линия Лайман-альфаЧасто исследователи обращают внимание не на само излучение, а на его поглощение газовыми облаками.
Астрономы из Копенгагенского университета отбирали галактики ранней Вселенной по качеству поглощения линии Лайман-альфа.
Для этого ученые использовали открытые базы данных наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб». Из полученной сотни кандидатов отобрали три объекта с самыми «чистыми» данными.
Три отобранные галактики: CEERS-43833 наблюдалась через 572 миллиона лет после Большого взрыва (красное смещение z 8,76), MACS0647 — спустя 467 миллионов лет (z = 10,17) и CEERS-16943 — через 398 миллионов лет (z = 11,4).
Поглощение линии водорода могло вызываться обычным рассеянным газом межгалактического пространства.
Также могла быть ситуация, когда каждая из галактик находится в области космоса с повышенной плотностью газа.
Авторы исследования проверили это, выполнив компьютерное моделирование.
Для показателей поглощения такая плотность газа вокруг должна быть в 30-50 раз выше средней — это нереалистично. Рядом с первой галактикой нашли скопление газа, лишь в пять раз плотнее нормы — недостаточно для объяснения наблюдений. Результаты работы. опубликованы в журнале Science.
По мнению учёных, у всех трёх галактик звёзды очень молодые, возрастом менее 100 миллионов лет. Суммарная масса их звезд составляет от 108 до 109 солнечных масс. Масса «оболочек» из газа, окружающих их, в 2-7 раз превышает массу звезд, и это минимальная оценка. В самих галактиках может присутствовать межзвездный газ, который не видим. В этом случае общая масса объектов может быть в разы больше.
Это первые прямые снимки процесса формирования галактик. Раньше «Джеймс Уэбб» демонстрировал нам галактики на более поздних этапах развития, теперь же мы наблюдаем их рождение и, соответственно, формирование первых звездных систем во Вселенной. объяснил Каспер Элм Хейнтс (Kasper Elm HeintzАвтор исследования из Института Нильса Бора.
Авторы нового исследования просят больше времени работы на телескопе «Джеймс Уэбб» для получения более точных данных наблюдений за выбранными галактиками. В будущем ученые надеются получить доступ к еще большей глубине космоса, приблизившись к началу Большого взрыва.