Определение расстояния до космических объектов представляет трудности, особенно когда их расположение на небе близко друг к другу и излучение одного заслоняет излучение другого. Астрономы проекта JADES разработали метод поиска самых ранних галактик Вселенной. Две из них установили рекорд — мы видим их такими, какими они были примерно через 300 миллионов лет после Большого взрыва.
Уже в первые недели работы телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил кандидатов в самые ранние галактики Вселенной. Даже по самым оптимистичным моделям образования звезд и галактик ученые не рассчитывали увидеть объекты, возникшие менее чем через 370 миллионов лет после Большого взрыва (красное смещение больше 12).
Самые древние галактики достаточно яркие, имеют массу десятков и тысяч миллионов солнечных масс. Звезды в них молодые — от десятков миллионов до миллиарда лет. Галактики компактные — радиус меньше одного килопарсека (примерно три с половиной тысячи световых лет). В них активно образуются звёзды со скоростью 50-100 солнечных масс за земной год.
В отдельности эти объекты не кажутся особенными, учитывая динамику развития молодой Вселенной. Однако, взглянув на них в целом, ощущается их чрезмерное количество – за время от Большого взрыва прошло лишь несколько десятков миллионов лет.
Для изучения статистики подобных объектов запущен проект JADES Origin Field. В рамках проекта ученые анализируют наблюдения «Джеймса Уэбба», выявляя потенциальных кандидатов в самые далекие галактики.
Главное — отсеивание галактик, находящихся гораздо ближе к нам, но по некоторым фрагментам спектра похожих на первые галактики Вселенной.
В работе, выложенной в открытый доступ на сайте ArXivАстрономы опубликовали первые результаты анализа находок проекта. Удалось обнаружить девять объектов с красным смещением от 12 до 15, когда Вселенной было менее 370 миллионов лет. Радиус этих объектов колеблется от 50 до 200 парсек, возраст звезд — от 30 до 50 миллионов лет, скорость звездообразования — от 0,1 до 10 солнечных масс в земной год. Авторы статьи уверены, что разработанный метод поиска позволит выявлять и более древние галактики.
В число кандидатов вошла JADES-GS-z14-0. Команда JADES заметила её более года назад. Проблема заключалась в «соседке» — ещё одной галактике, оказавшейся значительно ближе. Её излучение «загрязняет» спектр отдаленной галактики, поэтому возникло предположение, что объекты находятся рядом. Впрочем, близость на небе имеет свой плюс: из-за гравитационного линзирования далекая галактика кажется немного ярче, что упрощает её изучение.
Определив, что объекты не являются соседями, группа проекта JADES в октябре 2023 года провела дополнительные наблюдения за JADES-GS-z14-0 с помощью телескопа «Джеймс Вебб». Спектроскопический анализ подтвердил ее рекордное красное смещение — 14,32. Мы видим объект таким, каким он был через 290 миллионов лет после Большого взрыва.
Теперь JADES-GS-z14-0 служит образцом этого явления. Быстрое формирование крупных и массивных галактик во вселенной раннего периода. Astonishing how the Universe could create such a galaxy in just 300 million years.»
Преобразованный текст:
Удивляет, как Вселенная смогла создать подобную галактику всего за 300 миллионов лет. объяснилЗначение открытий Стефано Карниани. исследованияОписание галактики, размещённое на сайте предварительных изданий. ArXiv.
Учёные исследовали галактику JADES-GS-z14-1. Её красное смещение равняется z = 13,9, что позволяет увидеть её приблизительно через 303 миллиона лет после Большого взрыва.
За 100 миллионов лет обе галактики увеличили массу. Обе яркие, но древняя галактика поражает своей яркостью. Несмотря на красное смещение, это третья по УФ-яркости галактика из 700 кандидатов в галактики JADES с красным смещением более восьми (возраст Вселенной — менее 646 миллионов лет).
Эта галактика, несмотря на юный возраст, активно создает элементы, с которыми мы знакомы на Земле. прокомментировал Цзыхао У (Zihao Wu), один из авторов второй работы.
JADES исследует ограниченную зону неба. Открытие древних и ярких галактик указывает на их большое количество во Вселенной. Разработанный авторами первой публикации метод позволит найти больше таких объектов и понять, как в ранней Вселенной возникли столь массивные структуры.