Астрономи виявили у ранньому Всесвіті багату на метали галактику

Скануючи перші зображення вже відомої ранньої галактики, які були отримані космічним телескопом "Джеймс Вебб" (JWST), астрономів заінтригував згусток світла біля її зовнішнього краю.

Про це розповідають в Корнелльському університеті, передають OstanniPodii.com.

Початковим об′єктом уваги дослідників та ціллю космічної інфрачервоної обсерваторії була SPT0418-47 - одна з найяскравіших запилених, зореутворювальних галактик у ранньому Всесвіті. Її далеке світло було зігнуте в коло та збільшене гравітацією галактики на передньому плані - тип гравітаційного лінзування, званий кільцем Ейнштейна.

Але глибше вивчення тих ранніх даних JWST, опублікованих минулої осені, призвело до несподіваного відкриття: галактика-компаньйон, раніше прихована за світлом галактики переднього плану, як не дивно, схоже що вже вмістила кілька поколінь зірок, попри свій молодий вік, оцінюваний у 1,4 мільярда років.

"Ми виявили, що ця галактика має надхімічний достаток, чого ніхто з нас не очікував", - каже Бо Пенг, докторант астрономії, який очолював аналіз даних. "JWST змінив наше уявлення про цю систему та відкрив нові можливості для вивчення того, як формувалися зорі й галактики у ранньому Всесвіті".

Пенг - провідний автор статті "Відкриття запиленого, хімічно зрілого компаньйона у галактики зі спалахом зореутворення на z~4 у Наукових даних раннього релізу JWST", опублікованої 17 лютого в Astrophysical Journal Letters, з вісьмома співавторами, які є нинішніми або колишніми співробітниками кафедри астрономії Коледжу мистецтв і наук.

Раніше зображення того самого кільця Ейнштейна робив Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив (ALMA). Ті зображення містили натяки на компаньйона, чітко вирішеного JSWT, але їх не можна було інтерпретувати як щось більше, ніж випадковий шум, сказав Аміт Вішвас, науковий співробітник Корнелльського центру астрофізики та планетарних наук (CCAPS) і другий автор статті.

Досліджуючи спектральні дані, вбудовані в кожен піксель зображень, отриманих приладом NIRSpec на JWST, Пенг виявив друге нове джерело світла всередині кільця. Він визначив, що ці два нових джерела є зображеннями нової галактики, гравітаційно лінзованої тією ж самою галактикою переднього плану, що створила кільце, хоча вони були у 8-16 разів слабкішими - свідчення сили інфрачервоного зору JWST.

Подальший аналіз хімічного складу світла підтвердив, що сильні емісійні лінії від атомів водню, азоту та сірки мають схожий червоний зсув - показник того, наскільки світло від галактики розтягується на більш довгі та червоні хвилі в міру віддалення від неї. Таким чином, обидві галактики розташовані приблизно на однаковій відстані від Землі - за розрахунками, червоний зсув становить приблизно 4,2, або приблизно 10% від віку Всесвіту - і в одному й тому самому районі.

Щоб перевірити своє відкриття, дослідники повернулися до більш ранніх спостережень ALMA. Вони виявили, що емісійна лінія іонізованого вуглецю точно відповідає червоним зсувам, які спостерігає JWST.

"Це дійсно закріпило відкриття", - сказав Вішвас. "Оскільки у нас є кілька емісійних ліній, зміщених на таку саму величину, немає жодних сумнівів у тому, що ця нова галактика знаходиться там, де ми думаємо".

За оцінками команди, галактика-компаньйон, яку вони назвали SPT0418-SE, перебувала в межах 5 кілопарсек від кільця. (Магелланові Хмари, супутники Чумацького Шляху, знаходяться на відстані близько 50 кілопарсек). Така близькість говорить про те, що галактики обов′язково будуть взаємодіяти одна з одною і, можливо, навіть зливатися. Це спостереження допоможе зрозуміти, як ранні галактики могли еволюціонувати у більші.

Обидві галактики мають скромну масу, якщо судити за галактиками раннього Всесвіту, водночас "SE" відносно менша та менш запилена, через що вона має блакитніший вигляд, ніж надзвичайно запилене кільце. Ґрунтуючись на зображеннях прилеглих галактик зі схожим кольором, дослідники припускають, що вони можуть перебувати "в масивному ореолі темної матерії з ще не виявленими сусідами".

Найдивовижнішим у галактиці-компаньйоні, з огляду на її вік і масу, виявилася її зріла металічність - кількість елементів, важчих за гелій і водень, таких як вуглець, кисень і азот. За оцінками команди, цей показник можна порівняти з нашим Сонцем, якому понад 4 мільярди років і яке успадкувало більшість своїх металів від попередніх поколінь зірок, які мали 8 мільярдів років для їхнього накопичення.

"Ми бачимо залишки принаймні кількох поколінь зірок, які жили та померли протягом першого мільярда років існування Всесвіту, що не є типовим явищем", - сказав Вішвас. "Ми припускаємо, що процес формування зірок у цих галактиках повинен був бути дуже ефективним і розпочався дуже рано у Всесвіті, зокрема, щоб пояснити виміряну велику кількість азоту відносно кисню, оскільки це співвідношення є надійним показником того, скільки поколінь зірок жило і померло".

Дослідники подали заявку на час спостережень JWST для продовження вивчення кільця та його компаньйонів і узгодження потенційних відмінностей, спостережуваних між оптичним і дальнім інфрачервоним спектром.

"Ми все ще працюємо над цією галактикою", - сказав Пенг. "У цих даних є ще багато цікавого".

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