Астрономы более семи лет вели поиски необычной галактики, существовавшей в ранней Вселенной, чтобы определить ее возраст. В результате им удалось получить необходимые данные, собранные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб».
Астрономы, используя телескоп JWST, подтвердили наличие чрезвычайно массивной галактики JWST-7329 в ранней Вселенной, когда ей было 1,75 миллиарда лет (красное смещение z = 3,205). Примечательно, что большая часть звезд в этой галактике имеют относительно большой возраст – от одного до полутора миллиардов лет. Это означает, что они образовались примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва (z = 11). В соответствии с общепринятыми космологическими моделями, в те времена темная материя еще не успела сконденсироваться в крупные сферические гало, в которых она сосредоточена в настоящее время. Следовательно, теоретически она не могла инициировать интенсивное звездообразование всего через 0,4 миллиарда лет после Большого взрыва.
Общая масса звёзд в системе JWST-7329 оценивается примерно в 124 миллиарда солнечных масс. Для сравнения, масса звёзд Млечного Пути составляет около 60 миллиардов солнечных масс, что вдвое меньше.
В рамках общепринятой космологической модели, подобная галактика, вероятно, возникла в результате слияния множества меньших структур в относительно недавнем прошлом. При этом возраст звезд должен оставаться достаточно низким, поскольку, согласно модели, их формирование связано с увеличением плотности холодной темной материи.
Авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature, после изучения данных инфракрасных наблюдений, начатых в 2010 году, ученые приступили к поиску галактики JWST-7329. Как утверждают исследователи, наземные обсерватории Keck и VLT проводили за ней наблюдения в течение многих часов, однако точности измерений оказалось недостаточно. Галактика JWST-7329 характеризовалась чрезмерной краснотой и слабой яркостью, что позволило различить ее только благодаря телескопу «Джеймс Уэбб».
На основе полученных данных, JWST-7329 представляет собой компактную галактику, диаметром около 7,5 тысячи световых лет (2,30 килопарсека), не демонстрирующую признаков звездообразования. Для проверки достоверности данных и исключения возможных ошибок, исследователи применили ряд специализированных программ. Результаты работы всех программ указывают на то, что галактика сформировалась в течение 200-400 миллионов лет, а процесс звездообразования в ней завершился примерно за миллиард лет до момента наблюдений.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал множество ярких галактик, характеризующихся активным звездообразованием и красным смещением от 10 до 12. Эти объекты противоречат модели, связывающей формирование звезд с концентрацией темной материи. Кроме того, на красном смещении от семи до девяти было идентифицировано шесть массивных звездообразующих галактик, схожих по своим характеристикам с галактикой JWST-7329. Последующий анализ этих галактик позволил ученым предположить, что JWST-7329 образовалась в результате слияния подобных объектов.
Авторы подчеркнули, что основным ограничением их исследования является наличие только одного объекта. Если удастся обнаружить больше галактик, схожих с ней, появится возможность подтвердить, что JWST-7329 не является уникальной и не возникла в результате специфических обстоятельств формирования. Исследователи считают, что телескоп «Джеймс Уэбб» обладает способностью выявлять подобные объекты, поэтому их обнаружение – это вопрос времени.