Nature Astronomy: Найдено свидетельство внутреннего роста в ранней Вселенной

С помощью космического телескопа James Webb Space Telescope, JWST, астрономы наблюдали за развитием галактики в ранней Вселенной, — всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва.

Эта галактика в сто раз меньше Млечного Пути, но уже имеет плотное скопление звёзд в своём ядре. Как и большой город, она становится менее плотной на окраинах, где ускоряется звездообразование.

«Уэбб» впервые позволил увидеть, как растёт галактика на раннем этапе развития Вселенной. Изучение этих галактик поможет понять, как из облаков газа получаются сложные структуры, которые мы видим сейчас.

Доктор Сандро Такчелла из Кавендишской лаборатории Кембриджа говорит, что вопрос эволюции галактик важен в астрофизике.

Благодаря «Уэббу» мы можем получить данные наблюдений за миллиарды лет назад и изучить первые миллиарды лет космической истории. Это поставит перед нами множество новых вопросов.

Галактики растут двумя способами: втягивают в себя межзвездный газ или сливаются с меньшими галактиками. Были ли другие механизмы в ранней Вселенной — тот самый вопрос, на который астрономы надеются ответить с помощью «Уэбба».

Галактики растут, когда газовые облака разрушаются под действием собственной гравитации, образуя звёзды и, возможно, чёрные дыры.

Такчелла сравнивает галактику с фигуристом: когда фигурист загребает руками, то вращается всё быстрее и быстрее. Так и в галактике: газ, притягивающийся с больших расстояний, раскручивает её, поэтому галактика часто имеет форму спирали или диска.

В рамках коллаборации JADES (JWST Advanced Extragalactic Survey) ученые обнаружили галактику, в которой активно формируются звёзды. Её ядро очень плотное и похоже по плотности на современные массивные эллиптические галактики, хотя эта галактика относительно молодая. Большинство звёзд формируется вдали от ядра, а ещё дальше находится область активного звёздообразования.

К окраинам активность звёздообразования возрастает, поскольку оно распространяется и увеличивает размер галактики. Этот тип роста был предсказан теоретически, но теперь его можно наблюдать благодаря телескопу «Уэбб».

Фактически астрономы могут наблюдать то, что раньше предсказывалось с помощью моделирования, — говорит соавтор исследования Уильям Бейкер, аспирант Кавендишского университета.

Это как возможность проверить с учителем домашнее задание.

С помощью «Уэбба» учёные изучили свет, излучаемый галактикой на разных длинах волн, и оценили количество молодых звёзд по сравнению со старыми. Это позволило оценить звёздную массу и скорость звездообразования.

Поскольку галактика очень компактна, учёные смоделировали её изображение с учётом инструментальных эффектов.

Исследователи обнаружили старые звёзды в ядре галактики и выяснили, что на окраинах активно образуются новые звёзды. Каждые 10 миллионов лет звёздная масса этой галактики удваивается — это очень быстро по космическим меркам, ведь Млечный Путь удваивает свою массу лишь каждые 10 миллиардов лет.

У этой молодой галактики плотное ядро и идёт активное звёздообразование. Это говорит о том, что в ней много газа, необходимого для появления новых звёзд. Вероятно, какими-то такими и были условия ранней Вселенной.

Такчелла отмечает, что для полноты картины нужно изучить и другие галактики того времени.

Исследуя их развитие на протяжении всего космического времени, мы сможем понять, как галактики дорастают до своего нынешнего состояния.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

11.10.2024