Международная группа ученых объявила об обнаружении самой удаленной и древней галактики. Ее природа на данный момент представляет собой загадку для астрономов. Повышенная яркость объекта может быть связана как с интенсивным звездообразованием, так и с присутствием сверхмассивной черной дыры.
Понимание того, как формировались первые галактики, является ключевой задачей современной астрономии. Исследования в этой области помогут ученым проверить предположения о появлении звезд первого поколения и выяснить, каким образом за относительно небольшой промежуток времени, в масштабах Вселенной, могли возникнуть сверхмассивные черные дыры. Благоприятным фактором является то, что чем дальше мы заглядываем в космическое пространство, тем более старинные объекты мы можем исследовать.
По предварительным данным, на текущий момент самой старой галактикой является GN-z11, расположенная на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет. Согласно оценкам, представленным авторами исследования, новый кандидат находится на 100 миллионов световых лет дальше. Таким образом, формирование этой галактики произошло, когда Вселенной было всего 300 миллионов лет. Ученые описывают новый объект опубликуют в журнале Astrophysical Journal. В сопроводительной статье, которая выйдет в MNRAS Letters, группа сформулировала свои версии относительно природы объекта.
Открытую далекую галактику назвали HD1. На фотографии она представляет собой крошечное красное пятнышко, однако в действительности излучает яркий свет в ультрафиолетовой области спектра, что свидетельствует о происходящих в ней процессах, связанных с высоким уровнем энергии.
Сперва ученые приняли HD1 за обычную галактику на пике звездообразования. Однако дальнейший анализ показал, что при такой яркости там ежегодно должны рождаться более 100 обычных звезд. Это как минимум в десять раз больше, чем ожидается от подобных галактик. Тогда астрономы стали подозревать, что это не привычные нам звезды.
Согласно представлениям ученых, первые звезды, появившиеся во Вселенной, существенно отличались от современных звезд: они были значительно больше по массе, обладали большей светимостью и температурой. Эти гипотетические звезды первого поколения, известные как «популяция III», должны были интенсивно излучать в ультрафиолетовой области спектра. «Свойства HD1 гораздо проще объяснить, если предположить, что там рождались звезды первого поколения», — объяснил Фабио Пакуччи (Fabio Pacucci), астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США).
Авторы нашли и альтернативное объяснение. HD1 может быть квазаром. Тогда ее ультрафиолетовая яркость объясняется наличием активной сверхмассивной черной дыры. Существование настолько массивных объектов в молодой Вселенной остается одной из главных проблем современной астрофизики. К сожалению, изучать этот объект современными инструментами тяжело.
Галактику HD1 искали среди более 700 тысяч объектов. Исследователи использовали данные свыше 1200 часов наблюдений телескопов «Субару», VISTA, UKIRT и космического «Спитцера». Главный автор открытия, астрофизик Юйчи Харикане (Yuichi Harikane), рассказывает, что его охватили мурашки, когда он впервые увидел галактику: «Красный цвет HD1 на удивление хорошо совпал с характеристиками, которые мы ожидали увидеть от галактики, расположенной в 13,5 миллиарда световых лет от нас». Затем группа уточнила расстояние до объекта в процессе дополнительных наблюдений через радиотелескоп ALMA.
На данном этапе мы располагаем ограниченным объемом информации о ее сущности HD1. Астроном Фабио Пакуччи проводил параллель между поиском ответов и попытками определить национальность корабля по флагу, находясь на большом расстоянии, во время шторма и сильного тумана. По его словам, это требует тщательного анализа и последовательного исключения всех возможных предположений.
В ближайшее время команда намерена уточнить оценку расстояния, используя космический телескоп «Джеймс Уэбб», находящийся в настоящее время на этапе настройки и тестирования. Полученные данные позволят астрономам провести более детальный анализ HD1.
«По мнению астрофизика Ави Лёба, чтобы образоваться всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, черная дыра в HD1 должна была увеличиваться в размерах с поразительной быстротой (Avi Loeb), как обычно, природа превзошла наши ожидания».