Дисковые галактики начали формироваться в первые миллиарды лет после возникновения Вселенной. Они меньше по размерам, чем галактики, возникшие позднее. Их эффективный радиус обычно составляет три килопарсека, а звездная масса — сотни миллиардов масс Солнца. Полученные данные соответствуют существующим моделям образования галактик, однако новые наблюдения могут потребовать корректировки расчетов: астрономы выявили неожиданно крупный объект в раннюю эпоху формирования звезд и галактик.
Крупная группа исследователей под руководством Вэйхена Вана из Миланского университета Бикокка (Италия) объявила об обнаружении дискообразной галактики, имеющей эффективный радиус по большей оси в 9,6 килопарсека на красном смещении 3,25. Это свидетельствует о том, что галактика существовала в ранней Вселенной, возраст которой составлял всего два миллиарда лет. Ее назвали Big Wheel, или Большое Колесо. Статья об этом опубликована в журнале Nature Astronomy.
Обнаружение галактики произошло непреднамеренно, в ходе наблюдений за ярким квазаром, проводимых с использованием орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб» в инфракрасном диапазоне на длинах волн 1,5 и 3,2 микрометра. Телескоп «Хаббл» зафиксировал (на длине волны 0,8 микрометра) только отдаленные обрывки галактического диска — возможно, молодые звезды или пылевую облачность. Комбинацией снимков обоих телескопов ученые добились хорошего изображения, на котором различимы детали.
Диаметр звездного диска Большого Колеса составляет около 30 килопарсек. В ультрафиолетовом диапазоне спиральные рукава этого объекта демонстрируют неоднородность и имеют комковатую структуру, что характерно для более молодых галактик.
Наблюдения с помощью спектрометра NIRSpec, наблюдения, проведенные с помощью спектрального анализа линии Hα атомарного водорода, показали, что диск вращается со скоростью 300 километров в секунду.
На основе данных о скорости звездообразования, общая масса звезд в галактике составляет 3,7 x 10 11 солнечных масс, при альтернативном подходе — 2,7 x 1011. В любом случае Большое Колесо характеризуется рекордной массой среди дисковых галактик ранней Вселенной, подавляющее большинство которых было открыто «Джеймсом Уэббом» совсем недавно.
Непонятно, чем Большое Колесо демонстрирует такие огромные размеры и массу по сравнению с другими галактиками своего времени. По своим характеристикам оно похоже на галактики, наблюдаемые при красном смещении 0. Тем не менее, оно выделяется более интенсивным звездообразованием, что типично для галактик с красным смещением z ~ 3.
«Авторы статьи подчеркнули, что Большое Колесо представляет собой огромный вращающийся диск, обладающий уникальными физическими характеристиками для z ~ 3, что вызывает вопросы о его формировании.
Поскольку галактика была найдена неожиданно в оживленном секторе, можно предположить, что ее формирование было обусловлено другими факторами, такими как слияние галактик.