Используя телескоп «Джеймс Уэбб», ученые-астрономы изучили древнюю галактику. Полученные данные показали, что это не единичный объект, а две галактики, находящиеся в процессе слияния и характеризующиеся интенсивным звездообразованием, произошедшим всего через 510 миллионов лет после Большого взрыва.
Объекты, расположенные на большем расстоянии от нас, кажутся менее яркими. Несмотря на то, что мы можем наблюдать яркие галактики в ранней Вселенной, всего через 300–500 миллионов лет после Большого взрыва, современные технологии пока не позволяют изучить их структуру. Именно детальное изучение помогает исследователям подтвердить гипотезы о механизмах, благодаря которым первые галактики смогли столь стремительно увеличить свою массу и начать формирование звезд. Вероятно, ответ на этот вопрос может быть найден благодаря галактике Gz9p3.
Несколько лет назад эта галактика была обнаружена в данных, полученных с космического телескопа «Хаббл», где она предстала в виде небольшой точки. Благодаря большей мощности телескопа «Джеймс Уэбб», астрономы смогли детально изучить внутреннюю структуру этого объекта. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Галактика, получившая обозначение Gz9p3, обладает красным смещением, равным 9,3. Это означает, что мы наблюдаем ее в том виде, в котором она существовала примерно через 510 миллионов лет после Большого взрыва. Изначально внимание исследователей привлекла ее исключительная светимость.
Полученные данные дополнительно продемонстрировали, что Gz9p3 излучает свет на 50% больше, чем типичные галактики того же периода. Кроме того, было установлено, что ее масса в 1,6 миллиарда раз превышает массу Солнца. В совокупности эти характеристики делают ее наиболее яркой и массивной галактикой при z = 9. Даже принимая во внимание потенциальных кандидатов, она продолжает оставаться одной из самых массивных, обнаруженных нашими телескопами в первые 750 миллионов лет после Большого взрыва.
Особый интерес представляет ее структура и звездные скопления. Согласно выводам, сделанным авторами исследования, за один год Gz9p3 порождает звезды с общей массой приблизительно 19 солнечных масс (в пределах от 13 до 24 солнечных масс). В качестве сравнения: темпы появления новых звезд в Андромеде составляют 0,4 солнечной массы, а в Млечном Пути — от одной до двух солнечных масс. В 2023 году астрономы вычислили, по оценкам, эта скорость формирования звезд может достигать гораздо больших значений – от четырех до восьми солнечных масс в год. Тем не менее, даже такие показатели существенно ниже, чем у Gz9p3.
Наблюдения показали, что Gz9p3 представляет собой две галактики, объединенные в одну. Возраст самых молодых звезд в этом образовании не превышает 10 миллионов лет, в то время как возраст более старых звезд составляет в среднем 120 миллионов лет. Учитывая возраст Вселенной на тот момент, можно предположить, что звездообразование в этих структурах началось всего через 300 миллионов лет после Большого взрыва.
Как часто подобные образования возникали в ранней Вселенной? По мнению ученых, вероятность обнаружения похожего объекта составляет около 20%, следовательно, Gz9p3 не является чем-то исключительным. Однако общая масса звезд в ней превышает ожидаемую. Это делает ее перспективным объектом для дальнейшего изучения.
По мнению ученых, либо галактика расположена в мощном скоплении темной материи, что было редкостью для того времени, либо наши представления о формировании звезд в ранней Вселенной неверны. Вероятнее всего, последнее. Более детальное изучение Gz9p3, в особенности динамика и взаимодействие внутри нее, позволит получить больше информации о гало темной материи, процессе звездообразования и условиях, существовавших в межзвездной, внутригалактической и межгалактической среде того времени.
Космический телескоп «Хаббл» выявил множество потенциальных галактик с красным смещением от восьми до одиннадцати, что соответствует периоду от 600 до 400 миллионов лет после Большого взрыва. Используя данные, полученные с помощью телескопа «Спитцер», ученые установили, что в этих объектах присутствуют довольно зрелые звезды, что указывает на то, что процесс звездообразования начался во Вселенной на ранних этапах ее развития.
Запуск телескопа «Джеймс Уэбб» позволил не только расширить перечень галактик, известных нам на расстоянии, соответствующем красному смещению z > 10, но и провести спектроскопическое исследование объектов, находящихся несколько ближе, на z = 8. Полученные данные свидетельствуют о том, что в те времена существовало значительно больше галактик, чем показывали существующие модели, в особенности – ярких. И благодаря таким объектам, как Gz9p3, ученые получают возможность исследовать условия, в которых они сформировались.