Новое исследование, представленное астрономами, предоставляет наиболее исчерпывающую информацию о формировании и развитии галактик в переломный момент истории Вселенной. Полученные данные, сделанные благодаря космическому телескопу NASA James Webb, являются частью проекта MEGA (MIRI EGS Galaxy and AGN), который демонстрирует возможности его инфракрасного инструмента MIRI.
Новые данные, полученные благодаря возможности проникать сквозь космическую пыль, которая до этого мешала обсерваториям наблюдать важные астрономические объекты, позволяют лучше понять процессы звездообразования и роста черных дыр в эпоху «Космического полдня». Этот период, охватывающий от 10 до 12 миллиардов лет назад, характеризовался активным увеличением звездной массы в галактиках.
Благодаря съемке с высоким разрешением, охватывающей область Extended Groth Strip площадью 70 угловых минут, ученые получили возможность исследовать более слабые галактики, чем когда-либо прежде. Полученные данные позволили точнее определить их характеристики и расширить знания о процессах их формирования и развития в связи с сверхмассивными черными дырами.
Новый взгляд на запыленную Вселенную
Инструменты предыдущих телескопов, например Spitzer и WISE, не имели необходимой разрешающей способности для детального изучения галактик с большими красными смещениями, которые скрыты космической пылью. Однако, благодаря инструменту MIRI на телескопе Webb, стало возможным преодолеть это препятствие, предоставляя изображения с невиданной ранее четкостью. Это открывает возможность исследовать галактики с красным смещением до z~3, что соответствует очень большим расстояниям.
Авторы исследования подчеркивают, что если ранее анализ звездообразования в эпоху «Космического полдня» основывался на данных, полученных в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах без учета затемнения, то теперь MIRI позволяет измерять скрытые темпы звездообразования, используя излучение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), которые являются надежными индикаторами звездообразующих областей.
Звездное рождение в «Космический полдень»
Именно в этот период было сформировано около половины всей звездной массы, существующей во Вселенной. Для того чтобы полностью восстановить картину эволюции галактик, необходимо понять, как пыль препятствует наблюдению за процессами звездообразования.
Благодаря высокой чувствительности MIRI стало возможным исследовать запыленные области вокруг активных галактических ядер (AGN) — регионов, окружающих сверхмассивные черные дыры в центрах галактик. Для обзора MEGA были объединены данные 67 часов наблюдений Webb, полученные в четырех фильтрах (F770W, F1000W, F1500W и F2100W), и использованы сложные алгоритмы обработки данных для подавления шумов. В результате удалось обнаружить даже самые слабые галактики, которые ранее были недоступны для изучения.
Рост галактик и аккреция черных дыр
MEGA предоставляет ученым уникальную возможность наблюдать за одновременными процессами звездообразования и аккреции материи на черные дыры в одних и тех же галактиках. Это позволяет исследовать их взаимосвязанную эволюцию. Предварительные результаты свидетельствуют о том, что данные MIRI уточняют предыдущие оценки и предоставляют более детальное представление о галактиках, существовавших в эпоху «Космического полдня».
Анализ также показал, что галактики демонстрируют иные морфологические характеристики в среднем инфракрасном диапазоне по сравнению с ближним ИК-излучением. Это включает в себя признаки более интенсивных слияний, чем те, что были зафиксированы данными Hubble или первыми наблюдениями Webb, выполненными с помощью инструмента NIRCam.
Поиск скрытых черных дыр
MEGA, благодаря работе в среднем инфракрасном диапазоне, позволяет эффективно обнаруживать маломощные AGN и объекты, скрытые за плотными облаками пыли. Первичные расчеты показывают, что примерно 10% галактик, существовавших в эпоху «Космического полдня», могли содержать активные черные дыры, что может потребовать пересмотра существующих моделей их эволюции и взаимодействия с формирующимися галактиками.
MEGA также предоставляет возможность исследовать загадочные «маленькие красные точки» — это компактные галактики, содержащие горячую пыль, которые, скорее всего, имеют отношение к активности черных дыр.
Инфракрасные наблюдения, сделанные с помощью телескопа Webb, существенно расширяют наши знания о важнейших этапах развития Вселенной. Для проведения дополнительных исследований уже опубликован полный каталог данных и изображений.
Статья под названием «MEGA Mass Assembly with JWST: The MIRI EGS Galaxy and AGN Survey» появилась на сервере препринтов .