Три "красных монстра" в ранней Вселенной бросают вызов современным моделям формирования галактик

Международная команда исследователей обнаружила три ультрамассивные галактики — почти такие же массивные, как Млечный Путь, — которые уже существовали в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва.

Об этом рассказывают в Женевском университете (UNIGE), передают OstanniPodii.com.

Неожиданное открытие стало возможным благодаря программе FRESCO космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), в которой используется спектрограф NIRCam/grism для измерения точных расстояний и звездных масс галактик. Полученные результаты указывают на то, что формирование звезд в ранней Вселенной было гораздо более эффективным, чем считалось ранее, что бросает вызов существующим моделям формирования галактик. Исследование опубликовано в журнале Nature.

В теоретической модели, которую предпочитают ученые, галактики формируются постепенно внутри больших ореолов темной материи. Гало темной материи захватывают газ (атомы и молекулы) в гравитационно связанные структуры. Обычно лишь около 20% этого газа превращается в звезды в галактиках.

Однако новые данные ставят под сомнение эту точку зрения. Исследователи обнаружили, что массивные галактики в ранней Вселенной, возможно, были гораздо более эффективными в создании звезд, чем их более поздние аналоги, и росли гораздо быстрее, чем считалось ранее.

Открытие "красных монстров"

Уникальные возможности JWST позволили астрономам систематически изучать галактики в очень далекой и ранней Вселенной, предоставляя представление о массивных и скрытых пылью галактиках. Проанализировав галактики в исследовании FRESCO, ученые обнаружили, что большинство источников соответствуют существующим моделям.

Однако они также обнаружили три удивительно массивные галактики со звездными массами, сравнимыми с сегодняшним Млечным Путем. Они формируют звезды почти вдвое эффективнее, чем их менее массивные собратья и галактики более поздних времен. Из-за высокого содержания пыли, которая придает им выразительный красный цвет на изображениях JWST, их назвали тремя "красными монстрами".

"Наши выводы меняют наше понимание формирования галактик в ранней Вселенной", - говорит доктор Мэнгюань Сяо, ведущий автор нового исследования, постдокторский исследователь на кафедре астрономии факультета естественных наук UNIGE.

"Массивные свойства этих "красных монстров" вряд ли были определены до JWST, поскольку они оптически невидимы благодаря пылевому затуханию", - говорит доктор Дэвид Эльбаз, директор по исследованиям центра Paris-Saclay Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии.

Этап в наблюдениях за галактиками

Международная команда разработала новую программу с помощью JWST для систематического анализа полной выборки галактик с эмиссионными линиями за первый миллиард лет космической истории. Этот подход позволил команде достичь точных оценок расстояний и надежных измерений звездной массы для всей выборки галактик.

"Наши результаты подчеркивают большую мощность спектроскопии NIRCam/grism", - объясняет Паскаль Оеш, доцент кафедры астрономии на факультете естественных наук UNIGE, главный исследователь этой программы наблюдений.

"Инструмент на борту космического телескопа позволяет нам обнаруживать и изучать рост галактик во времени, а также получать более четкую картину того, как накапливается звездная масса в течение космической истории".

"Слишком много, слишком массивных" галактик в ранней Вселенной

Хотя эти результаты не противоречат стандартной космологической модели, они поднимают новые вопросы для теорий формирования галактик, в частности, вопрос "слишком много, слишком массивных" галактик в ранней Вселенной.

Существующие модели могут потребовать рассмотрения уникальных процессов, которые позволили определенным ранним массивным галактикам достичь такого эффективного звездообразования и, таким образом, сформироваться очень быстро на очень ранней стадии развития Вселенной. Будущие наблюдения с помощью JWST и Атакамской большой миллиметровой решетки (ALMA) позволят глубже узнать этих сверхмассивных красных монстров и обнаружить большие выборки таких источников.

"Эти результаты указывают на то, что галактики в ранней Вселенной могли образовывать звезды с неожиданной эффективностью", - заключает доктор Сяо. "Когда мы будем изучать эти галактики глубже, они дадут нам новое понимание условий, которые формировали ранние эпохи Вселенной. Красные монстры -- это лишь начало новой эры в нашем исследовании ранней Вселенной".

• телескоп Уэбба
• Галактики
• Звездообразование в галактиках