Галактика JADES-GS-z14-0 отличается от многих других объектов ранней Вселенной своей растянутостью и разреженностью. Поэтому астрономы полагают, что большая часть ее яркости исходит от звезд, а не активного ядра. Это делает её отличным кандидатом для изучения быстрого формирования галактик в первые миллионы лет после Большого взрыва. В новом исследовании решающим фактором для расшифровки истории JADES-GS-z14-0 стало наличие кислорода.
После Большого взрыва во вселенной появились только лёгкие молекулы до того момента, как она остыла. Кислород не относился к ним — его образование заняло у первого поколения звёзд.
Яркая эмиссионная линия дважды ионизированного кислорода ([O III]-88 мкм) при большом красном смещении указывает на наличие облаков газа, ионизированных молодыми звездами.
Излучение этих звезд «выбило» электроны из молекул кислорода. Такую линию также связывают с низкой металличностью объектов. В таких условиях формировались самые ранние галактики. Радиообсерватория ALMA не давала однозначных результатов при поиске этой линии в древних объектах, пока изучение галактики JADES-GS-z14-0 (GS-z14).
Галактика GS-z14 являлась одним из кандидатов в древнейшие галактики, открытые в ходе обзоров 2023 года. Позже наблюдения подтвердили, что это действительно самая древняя известная галактика. Ее вид соответствовал состоянию примерно через 300 миллионов лет после Большого взрыва. Точное красное смещение установить не удалось, так как разные показатели давали противоречивые результаты.
Недавно ученые представили Исследование GS-z14 по данным инструментов космического телескопа «Джеймс Уэбб» с использованием компьютерного моделирования оценило массу звезд, скорость их формирования и подтвердило наличие в галактике значительного количества кислорода.
Два отдельных коллектива учёных представили новые статьи, в которых описывают объект GS-z14 на основе данных радиотелескопа ALMA. Исследования посвящены анализу прошлого и среды развития древней галактики. опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics, а более подробный разбор значимости линии кислорода — в журнале The Astrophysical Journal.
Там мы обнаружили подростка там, где ожидали увидеть лишь малышей. Согласно результатам, эта галактика не только быстро сформировалась, но и быстро повзрослела, подтверждая свидетельства о том, что формирование галактик протекает гораздо быстрее, чем ожидалось. объяснил Главный автор второй работы — исследователь из Лейденской обсерватории Сандер Схауз.
В самой древней галактике содержание тяжелых элементов оказалось почти в десять раз выше ожидаемого учеными. По показателям кислорода уточнили красное смещение галактики — около 14,18, что совпадает с оценкой по линии углерода, обнаружение которой пока не подтверждено исследователями.
Ранее предложенные значения красного смещения GS-z14 колебались от 14,12 до 14,4, но чаще использовалось значение 14,32, вычисленное по линии водорода. Расхождение может быть вызвано большим скоплением газа вокруг GS-z14, которое искажает показатели водорода. Наличие газа свидетельствует о том, что древняя галактика продолжает формироваться и увеличиваться в размерах.
По скоростям звездообразования — примерно 25 солнечных масс в год — и линии кислорода древняя GS-z14 напоминает современные карликовые галактики. Авторы новых статей предположили, что молодые звезды в GS-z14 активно выдувают газ из межзвездного пространства.
Благодаря наблюдениям ALMA удается вычислить расстояние до галактики с точностью до 0,005 процента. Такая точность, сравнимая с отклонением на пять сантиметров при расстоянии в километр, способствует более глубокому пониманию параметров далеких галактик. объяснила Элеонора Парлати, автор исследования, опубликованного… Astronomy & Astrophysics.
Исследование показало, что для описания древних галактик необходимы наблюдения с разных инструментов в различных диапазонах волн. Линия кислорода позволила авторам уточнить расстояние и условия внутри галактики. Авторы выдвинули предположения о выдувании газа из межзвездного пространства и наличии облака газа вокруг галактики, но для подтверждения этих предположений нужны новые данные.
Учёным пока не удалось установить состав пыли в GS-z14. Для определения состава самой древней известной галактики необходимы более длительные и обширные исследования.