Семь лет группе астрономов понадобилось, чтобы обнаружить необычную галактику в молодой Вселенной и определить ее возраст с помощью данных, собранных космическим телескопом «Джеймс Уэбб».
Астрономы обнаружили крайне массивную галактику JWST-7329 в молодой Вселенной, когда ей было 1,75 миллиарда лет (красное смещение z = 3,205). Большинство звезд галактики относительно стары – им от одного до полутора миллиардов лет. Это означает, что они образовались через 400 миллионов лет после Большого взрыва (z = 11). По принятым космологическим моделям, в то время темная материя еще не успела собраться в крупные сферические гало, как это происходит сегодня. Следовательно, по теории, она не могла спровоцировать массовое образование звезд всего через 0,4 миллиарда лет после Большого взрыва.
Примерная суммарная масса звезд JWST-7329 составляет 124 миллиарда солнечных масс. Масса звезд Млечного Пути приблизительно вдвое меньше и равна 60 миллиардам солнечных масс.
Стандартная космологическая модель предполагает, что такая галактика могла образоваться из множества слияний более мелких скоплений совсем недавно. Однако звезды должны оставаться достаточно молодыми, поскольку их формирование по модели связано с увеличением плотности холодной темной материи.
Авторы новой работы, опубликованной в журнале NatureИсследователи начали поиски галактики JWST-7329 после анализа данных инфракрасных наблюдений, начатых в 2010 году. В течение многих часов они вели её наблюдения с помощью наземных обсерваторий Keck и VLT, но точности измерений не хватало: объект JWST-7329 был слишком красным и тусклым. Телескоп «Джеймс Уэбб» смог разглядеть его.
Согласно полученным данным, JWST-7329 — компактная галактика диаметром около семи с половиной тысяч световых лет без признаков образования звезд. Для подтверждения точности данных и исключения ошибок авторы исследования использовали несколько специализированных программ. Все программы показали, что галактика сформировалась за 200-400 миллионов лет, а звездообразование в ней прекратилось за миллиард лет до наблюдений.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил много ярких галактик с активным звездообразованием и красным смещением от 10 до 12, которые противоречат модели корреляции формирования звезд с концентрацией темной материи. Также в диапазоне красного смещения от семи до девяти обнаружены шесть массивных звездообразующих галактик, сравнимых с JWST-7329. Исследователи предположили, что JWST-7329 образовалась вследствие слияния таких объектов.
Авторы подчеркнули, что главным ограничением работы является изучение только одного объекта. Наличие более похожих галактик позволит убедиться, что JWST-7329 не исключительный случай и ее образование не было результатом специфических условий. По их мнению, телескоп «Джеймс Уэбб» способен обнаруживать такие объекты, поэтому вопрос времени лишь остаётся открытым.