Астрономы изучили первые снимки телескопа Уэбба, сделанные для наблюдения 55 удаленных галактик. Одна из них, предположительно, расположена на наибольшем известном расстоянии во времени и пространстве.
Международная группа астрономов изучила данные с космического аппарата Джеймс Уэбб о группе галактик с разными красными смещениями. Чем больше красное смещение, тем ближе галактика к началу Вселенной. Красное смещение 20 и выше могло бы указывать на наблюдение за первыми звёздами.
Изучение имело целью описать функцию светимости в диапазоне высоких красных смещений от 8 до 15. Функция светимости — инструмент, позволяющий определить количество галактик в интервале яркостей. Это важно для понимания эволюции крупномасштабных структур во времени. Благодаря ей можно понять, как изменяется плотность более ярких и менее ярких галактик, а также их фактическую яркость.
Во время исследования ученые обнаружили свет галактики, которая казалась более древней, чем 13,470 миллиарда лет (красное смещение 15). Расчеты показали, что галактика имеет красное смещение 16,7. Это абсолютный рекорд, так как самая удаленная галактика, найденная Хабблом, имела красное смещение 13,2.
Галактика с красным смещением 16,7
Команда обнаружила галактику под названием CEERS-93316, которая должна была сформироваться через 233 миллиона лет после Большого взрыва. Это соответствует красному смещению 16,7. Красное смещение — термин, который астрономы используют при изучении расстояний в космосе. Известно, что Вселенная расширяется. Поэтому за время, которое свету требуется добраться до нас, источники света удаляются друг от друга. Сегодня они находятся значительно дальше от нас, чем когда впервые излучали свет.
Красное смещение — это показатель растяжения света от объекта из-за расширения Вселенной к более красным длинам волн. Чем выше номер красного смещения галактики, тем дальше расположена она и тем раньше появилась в истории Космоса.
CEERS-93316 пока считается кандидатом на звание самой далекой галактики. Для официального подтверждения требуется больше данных. Исследователи применяют разные методы, которые пока не дают согласованных результатов.
Фотометрические исследования обычно выявляют кандидатов, которые затем проверяются с помощью спектроскопии для подтверждения или отклонения. Преимущества спектроскопии следующие:
- Его спектры показывают, как свет, первоначально испущенный в зоне видимых длин волн, распространялся в инфракрасную область за время существования Вселенной.
- Он определяет химический состав объектов. Теория гласит, что самые первые звезды питались исключительно водородом, гелием и небольшим количеством лития — элементами, возникшими в результате Большого взрыва. Более тяжелые атомы, называемые астрономами «металлами», должны были быть образованы в этих звездах и их потомках.
Красные галактики обычно состоят из старых звезд с большим количеством металлов. Более голубые галактики содержат молодые звезды с меньшим содержанием металлов. Например, Млечный Путь кажется нам довольно «голубым» из-за большого количества молодых звезд в его составе.
Несмотря на то, что рекордное красное смещение 16,7 пока не подтверждено, оно вряд ли сохранится долго. С начала проведения научных операций «Джеймсом Уэббом» в конце июня астрономы на его снимках обнаруживают все более отдаленные кандидаты. В последние дни сообщество сообщает данные об объектах с красным смещением всё большей величины.
Один из первых кандидатов появился в каталоге Уэбба под именем GLASS, содержащий ещё одну галактику, немного ближе к нам по сравнению с предыдущей, но всё же на том же снимке. Открытие этих двух светящихся галактик оказалось неожиданностью. — говорит Марко Кастеллано, астроном из Национального института астрофизики в Риме. Его и коллег не ожидали найти такие далекие галактики в этой небольшой части неба. Открытие подтвердили второй командой, которая независимо идентифицировала эти две галактики.
Обзор неба, проводимый «Уэббом» и называемый Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey, опубликовал изображение еще одной далекой галактики. Ее назвали Галактикой Мейзи в честь дочери руководителя исследования Стивена Финкельштейна. Объект имеет красное смещение 14,3, что указывает на начало свечения примерно через 280 миллионов лет после Большого взрыва. Не такой впечатляющий кандидат, как CEERS-93316, но все же замечательный по сравнению с эпохой до Джеймса Уэбба.
Исследование рассмотрело первое изображение глубокого поля «Уэбба», опубликованное президентом США Джо Байденом 11 июля, и выявило две потенциальные галактики с красным смещением 16. Такое значение позволяет отнести их к периоду всего лишь 250 миллионов лет после Большого взрыва.
Уэбб уже переписывает учебники по астрофизике
Цель Уэбба заключается не только в установлении рекордов. С его помощью можно проводить важные исследования галактик и их эволюции. Первый снимок «Уэбба» с глубоким полем обнаружил удивительное количество далеких галактик дискообразной формы.
Данные не согласуются с предыдущими теориями. Раньше астрономы, изучая «Хаббл», пришли к выводу, что далекие галактики имеют более неправильную форму по сравнению с близлежащими. Последние, как и Млечный Путь, часто обладают правильной формой, например, дисками. Поэтому считалось, что ранние галактики чаще всего искажались из-за взаимодействия с соседними галактиками. Но наблюдения Уэбба позволяют предположить, что удаленных дискообразных галактик в десять раз больше, чем предполагалось раньше. Вторая статья, опубликованная в препринте, утверждает, что огромные галактики сформировались во Вселенной раньше, чем это было известно ранее.
Изучение химического состава галактик по данным телескопа Уэбба также рисует картину, полную разнообразия и сложности. Во время анализа первого изображения глубокого поля анализировался свет от галактик с красным смещением 5 и более. Ученые обнаружили большое количество таких элементов, как кислород.
Это открытие оспаривает наши предыдущие знания. Астрономы полагали, что процесс химического обогащения звезд требует времени, основываясь на прошлых наблюдениях. Но обнаружение его в первых галактиках заставит пересмотреть скорость звездообразования. «Джеймс Уэбб» готов изменить учебники по астрофизике, которыми готовились тысячи студентов.
Результаты исследования первой галактики-кандидата с красным смещением 16,7 доступны. .
В журнале Nature опубликованы другие исследования. .