Астрономы опубликовали исследование, которое даёт самое полное представление о формировании и эволюции галактик в важный период истории Вселенной. Полученные с помощью космического телескопа NASA James Webb результаты вошли в обзор MIRI EGS Galaxy and AGN (MEGA), демонстрирующий возможности его инфракрасного инструмента MIRI.
Благодаря возможности наблюдения сквозь космическую пыль, которая раньше скрывала важные астрономические объекты, новые данные дают понять процессы звездообразования и роста черных дыр в эпоху «Космического полдня» — период от 10 до 12 миллиардов лет назад, когда галактики активно увеличивали звездную массу.
Благодаря съемке высокого разрешения, охватившей участок Extended Groth Strip площадью 70 угловых минут, ученые смогли изучить более слабые галактики, чем раньше. Новые данные уточняют их характеристики и углубляют понимание их формирования и эволюции в связи с сверхмассивными черными дырами.
Новый взгляд на запыленную Вселенную
Предыдущие телескопы, например Spitzer и WISE, не могли изучать галактики с большими красными смещениями, замаскированные космической пылью из-за недостаточного разрешения. Инструмент MIRI на телескопе Webb проникает сквозь эту завесу, предоставляя изображения исключительной четкости. Это открывает возможность исследовать галактики до красного смещения z~3, что соответствует огромным расстояниям.
Авторы исследования подчеркивают, что ранее изучение звездообразования в эпоху «Космического полдня» основывалось на незатененных данных в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах. Сейчас же MIRI позволяет измерить скрытые темпы звездообразования по излучению полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), являющихся надежными маркерами звездообразующих областей.
Звездное рождение в «Космический полдень»
В это время образовалась примерно половина всей звездной массы во вселенной. Понимание того, как пыль скрывает процессы звездообразования, необходимо для полного представления о росте галактик.
Чувствительность MIRI дает возможность изучать запыленные области вокруг активных ядер галактик (AGN) — зон, окружающих сверхмассивные черные дыры в центрах галактик. В рамках обзора MEGA совмещены 67 часов наблюдений Webb в четырех фильтрах (F770W, F1000W, F1500W и F2100W) и применены сложные методы обработки данных для устранения шумов. Это позволило выявить даже самые тусклые галактики, которые ранее были недоступны для наблюдения.
Рост галактик и аккреция черных дыр
Данные MEGA позволяют ученым одновременно изучать скорость образования звезд и поглощение материи черными дырами в одних и тех же галактиках. Это открывает новые пути для изучения их совместной эволюции. Первые результаты показывают, что наблюдения MIRI уточняют прежние оценки, предлагая более полную картину галактик эпохи «Космического полдня».
Обзор также показал различия в строении галактик в среднем инфракрасном диапазоне по сравнению с ближним ИК-излучением, а именно признаки более активных слияний, чем показывали данные Hubble или ранние наблюдения Webb с инструментом NIRCam.
Поиск скрытых черных дыр
Благодаря среднему инфракрасному диапазону MEGA эффективно обнаруживает малозаметные объекты AGN с низкой светимостью, а также те, что скрыты плотными облаками пыли. Предварительные оценки показывают, что около 10% галактик в эпоху «Космического полдня» могут содержать активные черные дыры. Такое открытие может изменить существующие модели их роста и связи с ранними галактиками.
MEGA дает возможность исследовать таинственные «маленькие красные точки» – маленькие галактики с горячей пылью, возможно связанные деятельностью чёрных дыр.
Астрономические исследования с помощью телескопа Webb в области инфракрасного излучения значительно корректируют представления о ключевых моментах развития Вселенной. Полный набор сведений и снимков открыт для последующего анализа.
Новая работа «MEGA Mass Assembly с JWST: Исследование галактик и активных ядра галактик в ИР-диапазоне с помощью MIRI» размещена на сайте arXiv. .