Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) зафиксировал новый рубеж в изучении ранней стадии развития Вселенной, идентифицировав наиболее удалённый из известных на сегодняшний день объектов — галактику MoM-z14. Сигнал от этой структуры прошёл путь к нам приблизительно за 13,5 миллиардов лет, что соответствует периоду всего лишь через 280 миллионов лет после Большого взрыва.

Обнаружение MoM-z14 стало частью проекта «Mirage or Miracle» — исследования с использованием спектроскопии для проверки подлинности галактик, потенциально находящихся на огромных расстояниях. Определение удалённости осуществляется посредством измерения красного смещения – величины, отражающей растяжение света объекта вследствие расширения космоса. В данном случае подтверждение было достигнуто благодаря анализу Лаймановского разрыва и идентификации пяти ультрафиолетовых спектральных линий, связанных с азотом, углеродом, гелием и кислородом – элементами, испускающими излучение из высокоэнергетического газа внутри галактики.

Спектроскопическое красное смещение MoM-z14 составляет z = 14.44, в то время как у предыдущего рекордсмена, JADES-GS-z14-0, этот показатель был равен z = 14.18. О её находке сообщалось в мае 2024 года.

Яркая и компактная галактика

Хотя MoM-z14 обладает весьма скромными размерами – приблизительно 240 световых лет в поперечнике, она выделяется необычайно интенсивным ультрафиолетовым излучением. Эта высокая светимость говорит о процессе активного звездообразования. Кроме того, голубой оттенок галактики свидетельствует об ограниченном количестве пыли, препятствующей распространению света, и преобладании в ней молодых, горячих звёздных образований. Следовательно, основным источником излучения является звездный свет, а не активность центральной области галактики (AGN).

Примечательной чертой MoM-z14 также является повышенное содержание азота по сравнению с углеродом – показатель выше, чем у Солнца. Подобная химическая картина напоминает состав древних шаровых скоплений нашей Галактики и указывает на то, что звёзды в MoM-z14 сформировались из среды, насыщенной элементами, созданной предыдущими поколениями звездных систем. Возникает вопрос: как такое могло произойти в столь ранний период существования Вселенной?

Обнаружение галактики MoM-z14 предоставляет дополнительные доказательства существования группы малогабаритных и ярких объектов на больших космологических расстояниях – так называемых «маленьких красных точек» (Little Red Dots) при z>10. Эти объекты характеризуются необычным химическим составом, что может указывать на формирование сверхмассивных звёзд в результате столкновений в областях с высокой плотностью вещества и даёт важные сведения о ранних этапах формирования галактик.

Новый рубеж в космических наблюдениях

Идентификация MoM-z14 расширяет границы наших возможностей по изучению первых эпох Вселенной. Обнаружение этой галактики, сформировавшейся всего через 280 миллионов лет после Большого взрыва, означает наблюдение излучения из времени, когда возраст Вселенной составлял менее одного процента от текущего значения. Этот результат наглядно демонстрирует потенциал телескопа «Джеймс Уэбб» для исследования ранее недоступных фаз эволюции космоса.

Однако важность MoM-z14 выходит за рамки чисто технических аспектов. Само существование столь масштабной и упорядоченной галактической системы на такой ранней стадии развития Вселенной ставит под сомнение существующие теоретические представления, которые предполагали формирование более скромных по размерам и яркости образований в тот период времени. Это порождает важные вопросы: ускорили ли процессы формирования галактик свой ход? Наблюдаем ли мы уникальный случай или начинаем осознавать, что юная Вселенная была значительно динамичнее?

В перспективе нескольких лет ключевую роль в расширении каталога древнейших галактик и получении детальной информации об их устройстве и составе сыграют инструменты вроде космического телескопа Нэнси Грейс Роман (Roman Space Telescope) и строящиеся наземные обсерватории, такие как Чрезвычайно большой телескоп (ELT). Задачи будут заключаться не только в обнаружении новых галактик с высокими красными смещениями, но и в раскрытии физических механизмов, лежащих в основе возникновения первых космических структур – тем самым заполняя пробел между эпохой после Большого взрыва и зарождением звезд.

Научная работа, описывающая это открытие, прошла рецензирование и готовится к публикации в Open Journal of Astrophysics. здесь в виде препринт-версии.