Галактики могли сформуватися раніше і швидше, ніж вважалося раніше
Космічний телескоп Джеймса Вебба виправдовує свої обіцянки як машина для повернення. Вражаюча чутлива обсерваторія знаходить і підтверджує галактики, більш віддалені, а отже, існували раніше в історії Всесвіту, ніж будь-які бачені раніше.
Телескоп, також відомий як JWST, підтвердив надзвичайну відстань до чотирьох галактик, одна з яких встановила рекорд космічної віддаленості, сяючи приблизно 13,475 мільярда років тому, повідомили астрономи 12 грудня на конференції First Science Results from JWST . Можливо, були помічені десятки інших галактик, оскільки вони були лише через 550 мільйонів років або менше після Великого вибуху, тобто світло від цих галактик подорожувало щонайменше 13,1 мільярда років, перш ніж досягти телескопа.
У сукупності нові спостереження свідчать про те, що галактики утворилися раніше та швидше, ніж вважалося раніше. «Ми вступаємо в нову еру», — каже астроном Свара Равіндранат з Наукового інституту космічного телескопа в Балтіморі.
Ця нова ера сталася частково завдяки здатності JWST бачити дуже слабке інфрачервоне світло. Для найвіддаленіших об’єктів, таких як перші зірки та галактики, їхнє видиме світло розтягується внаслідок невпинного розширення Всесвіту до більших інфрачервоних хвиль, невидимих для людського ока та деяких попередніх космічних телескопів. Але тепер вимірювання, які нещодавно були неможливими, раптово стали легкими за допомогою JWST, кажуть дослідники.
«JWST — це найпотужніший інфрачервоний телескоп, який коли-небудь створювався», — сказала на конференції астрофізик Джейн Рігбі. Рігбі з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА в Грінбелті, штат Меріленд, є науковим співробітником проекту JWST. «Майже за всіма напрямками наукові результати кращі, ніж очікувалося».
Навіть на першому зображенні, опублікованому в липні, астрономи помітили галактики, світло яких виникло 13 мільярдів років тому або більше. Але ці відстані були приблизними. Щоб точно виміряти відстані, астрономам потрібні спектри, вимірювання кількості світла, яке випромінюють галактики на багатьох довжинах хвиль. Ці вимірювання повільніші та важчі для виконання, ніж зображення.
«Завдяки цьому чудовому телескопу ми тепер отримуємо спектри … для сотень галактик одночасно», – сказала астроном Емма Кертіс-Лейк з Хартфордширського університету в Англії.
Серед них чотири найдавніші галактики, які коли-небудь бачили , деякі з яких існували менше ніж через 400 мільйонів років після Великого вибуху, повідомили Кертіс-Лейк та його колеги на зустрічі та в статті, поданій 8 грудня на arXiv.org. Команда помітила цих рекордсменів на ділянці неба, яку колись досліджував космічний телескоп Хаббла в пошуках надвіддалених галактик.
Попередній рекордсмен відстані існував від 13,3 мільярда до 13,4 мільярда років тому, або приблизно через 400 мільйонів років після Великого вибуху. JWST підтвердив відстань до цієї галактики та повернувся з ще трьома, чиє світло походить через 325 мільйонів років після Великого вибуху.
Галактики також напрочуд незаймані, з хімічної точки зору, не мають елементів, важчих за водень і гелій.
«Ми не бачимо цього в сучасному Всесвіті», — каже Равіндранат, який не брав участі в новому відкритті. Це може означати, що небагато зірок галактик загинуло під час вибухів наднових, які поширили важкі елементи по всьому Всесвіту, що свідчить про те, що початкові зірки галактик не були надзвичайно масивними.
В іншій частині неба JWST помітив 26 галактик , які могли існувати приблизно 550 мільйонів років або раніше після Великого вибуху, повідомили астроном Стівен Фінкельштейн та його колеги на зустрічі та в статті, поданій 10 листопада на arXiv.org.
«На емоційному, інтуїційному рівні дивитися на ці зображення вражає», — сказав Фінкельштейн з Техаського університету в Остіні.
Як повідомили дослідники 1 грудня в Astrophysical Journal Letters , перша з них, яку було відкрито, названа Галактикою Мейзі на честь дочки Фінкельштейна, виникла лише через 380 мільйонів років після Великого вибуху . Найвіддаленіша галактика в дослідженні команди може лежати на 130 мільйонів років раніше, ніж Мейсі. Відстані до цих галактик ще потрібно підтвердити спектрами, але команда очікує отримати ці дані протягом наступних кількох тижнів.
А віддалені галактики, які лежать за масивним галактичним скупченням під назвою Abell 2744, також численніші та віддаленіші, ніж очікувалося, сказав на зустрічі астрофізик Гвідо Робертс-Борсані з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.
До того, як JWST спостерігав за скупченням, астрономи передбачали, що воно повинно виявити фактично нульові галактики 13,2 мільярда років тому. «Але ми знайшли двох», — сказав Робертс-Борсані, який повідомив про результати на зустрічі. «Тож щось трохи дивне». За його словами, це може означати, що галактики утворюються раніше і швидше, ніж вважалося, хоча це також може означати, що JWST просто дивився на особливо багату галактиками ділянку неба.
Усі ці нові галактики є захоплюючими, оскільки вони можуть відповідати за те, що Всесвіт стає прозорим для видимого світла , процес, який астрономи називають реіонізацією. Перш ніж спалахнути перші зірки, Всесвіт був наповнений гарячим густим супом частинок. Перші зірки та галактики купали Всесвіт в ультрафіолетовому світлі, відщеплюючи електрони від атомів водню та дозволяючи світлу проникати крізь них, поки воно не досягло JWST.
Нові дані, сказав Робертс-Борсані, «дають нам обмеження щодо того, коли цей процес почався, коли закінчився, і які галактики були винуватцями цього процесу».