Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал самую древнюю спиральную галактику с перемычкой, обнаруженную на сегодняшний день. Эта галактика имеет поразительное сходство с нашим Млечным Путем, однако сформировалась в эпоху, когда Вселенной было всего два миллиарда лет. Таким образом, ученые пересматривают представления о времени возникновения галактик такого типа.
Примерно две трети всех спиральных галактик (а это почти 60 процентов всех галактик Вселенной), известных астрономам, включая Млечный Путь, имеют в центре перемычку — огромную вытянутую структуру, заполненную молодыми звездами. Спиральные рукава в таких галактиках сильно закручены и начинаются на концах перемычек, тогда как в обычной спиральной галактике эти рукава выходят из центра галактического ядра.
Согласно моделям формирования и эволюции галактик, спиральные структуры с перемычкой, а также галактики без перемычек начали формироваться лишь около четырех миллиардов лет после Большого взрыва. Ученые полагают, в ранней Вселенной галактики, подобные Млечному Пути, встречаются крайне редко. Они слишком «хрупки», чтобы выдержать слияния с другими галактиками. В те времена подобные «космические столкновения» были обычным делом.
Испанский астробиологический центр представил результаты исследования, в рамках которого группа ученых под руководством Луки Костантини идентифицировала самую древнюю на сегодняшний день галактику с перемычкой, используя данные, полученные с космического телескопа «Джеймс Уэбб». По мнению исследователей, к моменту, когда Вселенной исполнилось два миллиарда лет, эта галактика уже достигла зрелой стадии развития и демонстрирует сходство с Млечным Путём. Специалисты проанализировали изображения множества удаленных галактик Ранние научные результаты исследования космической эволюции (CEERS), которые телескоп «Джеймс Уэбб» получил в июне 2022 года. Полученные данные свидетельствуют о опубликованы в журнале Nature.
Новый объект назвали ceers-2112. Его масса равна 3.9 × 10⁹ солнечных масс. Согласно моделям, галактика должна была достичь размеров Млечного Пути приблизительно через четыре миллиарда лет после Большого взрыва, а первый холодный звездный диск в ceers-2112 мог образоваться более 12 миллиардов лет назад.
«Если бы путешествия во времени были возможны, мы бы с большой вероятностью увидели, что Млечный Путь выглядел как ceers-2112», — пояснил Костантини.
Согласно результатам исследования, продолжение наблюдений за этими объектами может способствовать совершенствованию моделей формирования галактик и прояснить процессы эволюции Млечного Пути и других галактик со структурой перемычки на ранних этапах развития Вселенной.
Отметим, что чуть раньше в Astrophysical Journal вышла работа других ученых из Манчестерского университета (Великобритания) и Университета Виктории (Канада), в которой астрономы рассказали о типе галактик, доминирующем в ранней Вселенной. В своем исследовании команда использовала тот же набор данных ( CEERS), что и их испанские коллеги.
Согласно исследованиям специалистов, спиральные галактики (как с перемычкой, так и без нее), известные также как дисковые галактики, стали преобладающими во Вселенной уже через один-два миллиарда лет после Большого взрыва. Ранее предполагалось, что в ранние эпохи развития Вселенной наиболее распространены были неправильные и пекулярные галактики. Такие галактики характеризуются выраженными индивидуальными особенностями, что затрудняет их классификацию.
Используя данные, полученные телескопом «Джеймс Уэбб», астрономы провели исследование 3956 галактик. Сначала ученые проанализировали каждый объект, оценив его внешний вид, и затем распределили их по шести категориям. Окончательная таблица классификации галактик выглядела следующим образом:
1. Дисковые галактики — 1672 (или около 42 процентов);
галактики сфероидальной формы составляют 553 единицы, что приблизительно соответствует 14 процентам);
3. Пекулярные галактики — 1100 (или примерно 27 процентов);
4. Неопределенные источники — 428 (или около 10 процентов);
интенсивные источники составляют 55 случаев, что приблизительно равно одному проценту);
не удалось классифицировать 148 галактик, что составляет приблизительно четыре процента от общего числа).
Затем ученые приступили к изучению галактик, основываясь на их морфологических характеристиках. В процессе использовали программу Morfometryka: каждому объекту была предоставлена оценка, основанная на данных об асимметрии, гладкости, энтропии, спиральности и размере. Эти сведения позволили исследователям прояснить закономерности развития конкретной галактики, начиная с первого миллиарда лет существования Вселенной.
Согласно результатам исследования, в ранней Вселенной дисковые галактики были значительно более распространены, чем считалось ранее на основе данных, полученных с помощью телескопа «Хаббл». Их количество превышало прежние оценки в 10 раз».
Формирование спиральной галактики примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва не вызывает особого удивления, эти особенности, такие как отчетливая перемычка и холодные звездные диски, действительно кажутся необычными. Ранее полагалось, что они являются результатом многомиллиардной эволюции галактик и поэтому не могли существовать в столь ранней фазе Вселенной.