Астрономы обнаружили в ранней Вселенной богатую металлами галактику

Сканируя первые изображения уже известной ранней галактики, которые были получены космическим телескопом "Джеймс Уэбб" (JWST), астрономов заинтриговал сгусток света у ее внешнего края.

Об этом рассказывают в Корнелльском университете, передают OstanniPodii.com.

Первоначальным объектом внимания исследователей и целью космической инфракрасной обсерватории была SPT0418-47 - одна из самых ярких запыленных, звездообразующих галактик в ранней Вселенной. Ее дальний свет был изогнут в круг и увеличен гравитацией галактики на переднем плане - тип гравитационного линзирования, называемый кольцом Эйнштейна.

Но более глубокое изучение тех ранних данных JWST, опубликованных прошлой осенью, привело к неожиданному открытию: галактика-компаньон, ранее скрытая за светом галактики переднего плана, как ни странно, похоже что уже вместила несколько поколений звезд, несмотря на свой молодой возраст, оцениваемый в 1,4 миллиарда лет.

"Мы обнаружили, что эта галактика имеет сверххимическое изобилие, чего никто из нас не ожидал", - говорит Бо Пенг, докторант астрономии, возглавлявший анализ данных. "JWST изменил наше представление об этой системе и открыл новые возможности для изучения того, как формировались звезды и галактики в ранней Вселенной".

Пенг - ведущий автор статьи "Открытие запыленного, химически зрелого компаньона у галактики со вспышкой звездообразования на z~4 в Научных данных раннего релиза JWST", опубликованной 17 февраля в Astrophysical Journal Letters, с восемью соавторами, которые являются нынешними или бывшими сотрудниками кафедры астрономии Колледжа искусств и наук.

Ранее изображения того самого кольца Эйнштейна делал Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA). Те изображения содержали намеки на компаньона, четко разрешенного JSWT, но их нельзя было интерпретировать как нечто большее, чем случайный шум, сказал Амит Вишвас, научный сотрудник Корнелльского центра астрофизики и планетарных наук (CCAPS) и второй автор статьи.

Исследуя спектральные данные, встроенные в каждый пиксель изображений, полученных прибором NIRSpec на JWST, Пенг обнаружил второй новый источник света внутри кольца. Он определил, что эти два новых источника являются изображениями новой галактики, гравитационно линзованной той же самой галактикой переднего плана, создавшей кольцо, хотя они были в 8-16 раз слабее - свидетельство силы инфракрасного зрения JWST.

Дальнейший анализ химического состава света подтвердил, что сильные эмиссионные линии от атомов водорода, азота и серы имеют похожее красное смещение - показатель того, насколько свет от галактики растягивается на более длинные и красные волны по мере удаления от нее. Таким образом, обе галактики расположены примерно на одинаковом расстоянии от Земли - по расчетам, красное смещение составляет примерно 4,2, или примерно 10% от возраста Вселенной - и в одном и том же районе.

Чтобы проверить свое открытие, исследователи вернулись к более ранним наблюдениям ALMA. Они обнаружили, что эмиссионная линия ионизированного углерода точно соответствует красным смещениям, которые наблюдает JWST.

"Это действительно закрепило открытие", - сказал Вишвас. "Поскольку у нас есть несколько эмиссионных линий, смещенных на такую же величину, нет никаких сомнений в том, что эта новая галактика находится там, где мы думаем".

По оценкам команды, галактика-компаньон, которую они назвали SPT0418-SE, находилась в пределах 5 килопарсек от кольца. (Магеллановы Облака, спутники Млечного Пути, находятся на расстоянии около 50 килопарсек). Такая близость говорит о том, что галактики обязательно будут взаимодействовать друг с другом и, возможно, даже сливаться. Это наблюдение поможет понять, как ранние галактики могли эволюционировать в более крупные.

Обе галактики имеют скромную массу, если судить по галактикам ранней Вселенной, в то же время "SE" относительно меньше и менее запылена, из-за чего она имеет более голубой вид, чем чрезвычайно запыленное кольцо. Основываясь на изображениях близлежащих галактик с похожим цветом, исследователи предполагают, что они могут находиться "в массивном ореоле темной материи с еще не обнаруженными соседями".

Самым удивительным в галактике-компаньоне, учитывая её возраст и массу, оказалась ее зрелая металличность - количество элементов тяжелее гелия и водорода, таких как углерод, кислород и азот. По оценкам команды, этот показатель сопоставим с нашим Солнцем, которому более 4 миллиардов лет и которое унаследовало большинство своих металлов от предыдущих поколений звезд, имевших 8 миллиардов лет для их накопления.

"Мы видим остатки по крайней мере нескольких поколений звезд, которые жили и умерли в течение первого миллиарда лет существования Вселенной, что не является типичным явлением", - сказал Вишвас. "Мы предполагаем, что процесс формирования звезд в этих галактиках должен был быть очень эффективным и начался очень рано во Вселенной, в частности, чтобы объяснить измеренное большое количество азота относительно кислорода, поскольку это соотношение является надежным показателем того, сколько поколений звезд жило и умерло".

Исследователи подали заявку на время наблюдений JWST для продолжения изучения кольца и его компаньонов и согласования потенциальных различий, наблюдаемых между оптическим и дальним инфракрасным спектром.

"Мы все еще работаем над этой галактикой", - сказал Пенг. "В этих данных есть еще много интересного".

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