Телескоп Уэбба зафиксировал раннее формирование галактик в действии

Астрономы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба исследовали группу небольших галактик почти 13 млрд лет назад, которые вероятно сливаются для образования массивной галактики размером с наш Млечный Путь.

Об этом рассказывают в Институте Нильса Бора, передают OstanniPodii.com.

Согласно нашему нынешнему пониманию образования структур во Вселенной, галактики формируются иерархически, причем в самом начале Вселенной сперва образуются небольшие структуры, а затем они сливаются, образуя более крупные структуры. Это предсказывают теории и компьютерные симуляции, также подтверждается наблюдениями галактик в разные эпохи истории Вселенной.

Чтобы наблюдать самые первые структуры в процессе сборки, мы должны заглянуть как можно дальше назад во времени, а следовательно, и как можно дальше. Но эти источники очень малы и очень тусклы, и для их обнаружения нужны передовые технологии.

В новом исследовании был обнаружен ранний прародитель того, что сегодня, вероятно, превратилось в массивную галактику размером с Млечный Путь. Эта группа небольших галактик, получившая название CGG-z5, была обнаружена с помощью программы наблюдений под названием "CEERS" на космическом телескопе Джеймса Уэбба, и ее заметили, когда возраст Вселенной составлял всего 1,1 миллиарда лет, что составляет 8% от ее нынешнего возраста.

CGG-z5 была обнаружена с помощью кода GalCluster, созданного Николаем Силлассеном, студентом магистратуры в Центре "Космический рассвет" (DAWN).

«Во время учебы я разработал код для обнаружения такого рода структур, а теперь мы применили его к данным программы CEERS», - говорит Николай Силлассен, который уже нашел похожую, но более близкую группу во время тестирования программы.

Невозможно без Джеймса Уэбба

Самые яркие члены группы галактик были обнаружены сначала с помощью космического телескопа Хаббла. Но программа CEERS обнаружила новые и более мелкие члены.

«Другие члены группы одновременно маленькие и тусклые. Без чувствительности и пространственного разрешения Джеймса Уэбба мы просто не смогли бы их обнаружить», - объясняет Шуовень Цзинь, научный сотрудник DAWN и ведущий автор исследования.

Каким именно будет "будущее" галактической группы CGG-z5, конечно же, неизвестно. Возможно, вместо того, чтобы сформироваться в единую галактику, группа эволюционирует в большое скопление галактик в более позднее время. Еще одна возможность заключается в том, что члены группы на самом деле не так тесно упакованы, как кажется, а являются частью нитевидной структуры, которую мы случайно рассматриваем от одного конца до другого.

Помощь компьютерного моделирования

Чтобы различить эти сценарии, необходимы более точные наблюдения с использованием гораздо более длительной спектроскопии. Но пока что на помощь могут прийти компьютерные симуляции:

«Чтобы лучше понять природу и эволюцию CGG-z5, мы искали похожие структуры в крупномасштабных гидродинамических симуляциях», - говорит Асвин Виджаян, постдокторант в DAWN, проведший анализ симуляций в исследовании. «Мы нашли 14 структур, которые близко соответствуют физическим свойствам наблюдаемой нами группы CGG-z5, а затем проследили эволюцию этих структур во времени в моделировании, начиная с ранней Вселенной и заканчивая современной эпохой».

Четыре снимка эволюции смоделированной протогалактики из симуляции "EAGLE", выбранной для сходства с наблюдаемой группой CGG-z5. Яркость показывает плотность звезд в галактиках, а отметки указывают отдельные сгустки материи. За 1,2 миллиарда лет, прошедших между верхним левым и нижним правым углами, галактики выросли с общей звездной массы в 5 миллиардов Солнц до 65 миллиардов Солнц. Кредит: A. Vijiayan and S. Jin.

Хотя точное развертывание эволюции этих 14 структур различно, все они имели одну и ту же судьбу: примерно через 0,5-1 миллиард лет они сливаются, образуя единую галактику, которая к тому времени, когда Вселенная достигнет половины своего нынешнего возраста, будет иметь массу, сравнимую с нашим собственным Млечным Путем.

«Учитывая предсказания симуляций, возникает соблазн предположить, что система CGG-z5 также пойдет аналогичным эволюционным путем, и что мы зафиксировали процесс объединения небольших галактик в одну массивную галактику», - говорит Шуовень Цзинь.

«Интересно, что количество таких ранних групп, как CGG-z5, в данном объеме пространства аналогично количеству массивных галактик в более поздние космические времена», - говорит Георгиос Магдис, доцент DAWN и участник исследования. «Это делает группы в процессе слияния привлекательными в качестве основных прародителей массивных галактик в более поздние эпохи».

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.