Телескоп Вебба зафіксував раннє формування галактик у дії

Астрономи за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба дослідили групу невеликих галактик майже 13 млрд років тому, які ймовірно зливаються для утворення масивної галактики розміром з наш Чумацький Шлях.

Про це розповідають в Інституті Нільса Бора, передають OstanniPodii.com.

Згідно з нашим нинішнім розумінням утворенням структур у Всесвіті, галактики формуються ієрархічно, причому на самому початку Всесвіту спершу утворюються невеликі структури, а потім вони зливаються, утворюючи більші структури. Це передбачають теорії та комп'ютерні симуляції, також підтверджується спостереженнями галактик у різні епохи історії Всесвіту.

Щоб спостерігати найперші структури у процесі збирання, ми повинні зазирнути якомога далі назад у часі, а отже, і якомога далі. Але ці джерела дуже малі й дуже тьмяні, і для їх виявлення потрібні передові технології.

У новому дослідженні був виявлений ранній прабатько того, що сьогодні, ймовірно, перетворилося на масивну галактику розміром з Чумацький Шлях. Цю групу невеликих галактик, що отримала назву CGG-z5, було виявлено за допомогою програми спостережень під назвою "CEERS" на космічному телескопі Джеймса Вебба, і її помітили, коли вік Всесвіту становив лише 1,1 мільярда років, що становить 8% від його нинішнього віку.

CGG-z5 було виявлено за допомогою коду GalCluster, створеного Ніколаєм Сіллассеном, студентом магістратури в Центрі "Космічний світанок" (DAWN).

“Під час навчання я розробив код для виявлення такого роду структур, а тепер ми застосували його до даних програми CEERS”, - каже Ніколай Сіллассен, який вже знайшов схожу, але ближчу групу під час тестування програми.

Неможливо без Джеймса Вебба

Найяскравіші члени групи галактик були виявлені спершу за допомогою космічного телескопа Габбла. Але програма CEERS виявила нові й дрібніші члени.

“Інші члени групи одночасно маленькі й тьмяні. Без чутливості та просторової роздільної здатності Джеймса Вебба ми просто не змогли б їх виявити”, - пояснює Шуовень Цзінь, науковий співробітник DAWN та провідний автор дослідження.

Яким саме буде "майбутнє" галактичної групи CGG-z5, звісно ж, невідомо. Можливо, замість того, щоб сформуватися в єдину галактику, група еволюціонує у велике скупчення галактик у більш пізній час. Ще одна можливість полягає в тому, що члени групи насправді не так тісно упаковані, як здається, а є частиною ниткоподібної структури, яку ми випадково розглядаємо від одного кінця до іншого.

Допомога комп'ютерного моделювання

Щоб розрізнити ці сценарії, необхідні більш точні спостереження з використанням набагато тривалішої спектроскопії. Але поки що на допомогу можуть прийти комп'ютерні симуляції:

“Щоб краще зрозуміти природу та еволюцію CGG-z5, ми шукали схожі структури у великомасштабних гідродинамічних симуляціях”, - каже Асвін Віджаян, постдокторант у DAWN, який провів аналіз симуляцій у дослідженні. “Ми знайшли 14 структур, які близько відповідають фізичним властивостям спостережуваної нами групи CGG-z5, а потім простежили еволюцію цих структур у часі в моделюванні, починаючи з раннього Всесвіту й закінчуючи сучасною епохою”.

Чотири знімки еволюції змодельованої протогалактики із симуляції "EAGLE", обраної для схожості зі спостережуваною групою CGG-z5. Яскравість показує щільність зірок у галактиках, а позначки вказують окремі згустки матерії. За 1,2 мільярда років, що минули між верхнім лівим і нижнім правим кутами, галактики виросли із загальної зоряної маси у 5 мільярдів Сонць до 65 мільярдів Сонць. Credit: A. Vijiayan and S. Jin.

Хоча точне розгортання еволюції цих 14 структур є різним, усі вони мали одну й ту саму долю: приблизно через 0,5-1 мільярд років вони зливаються, утворюючи єдину галактику, яка на той час, коли Всесвіт досягне половини свого нинішнього віку, матиме масу, яку можна порівняти з нашим власним Чумацьким Шляхом.

“З огляду на передбачення симуляцій, виникає спокуса припустити, що система CGG-z5 також піде аналогічним еволюційним шляхом, і що ми зафіксували процес об'єднання невеликих галактик в одну масивну галактику”, - каже Шуовень Цзінь.

“Цікаво, що кількість таких ранніх груп, як CGG-z5, у даному об'ємі простору аналогічна до кількості масивних галактик у пізніші космічні часи”, - каже Георгіос Магдіс, доцент DAWN та учасник дослідження. “Це робить групи у процесі злиття привабливими в якості основних прабатьків масивних галактик у більш пізні епохи”.

Дослідження опубліковано в журналі Astronomy & Astrophysics.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.