Міжнародна група астрономів виявила найдавніші та найвіддаленіші галактики, підтверджені на сьогодні за допомогою даних космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST). Телескоп зафіксував світло, випромінюване цими галактиками понад 13,4 мільярда років тому, що означає, що галактики датуються менш ніж 400 мільйонами років після Великого вибуху, коли вік Всесвіту становив лише 2% від свого поточного віку.
Початкові спостереження з JWST виявили кілька галактик-кандидатів на екстремальних відстанях, як і попередні спостереження за допомогою космічного телескопа Хаббла. Тепер чотири з цих цілей було підтверджено шляхом отримання тривалих спектроскопічних спостережень, які не тільки забезпечують надійні вимірювання їхніх відстаней, але також дозволяють астрономам охарактеризувати фізичні властивості галактик.
«Ми виявили галактики у фантастично ранні часи у далекому Всесвіті», — сказав Брант Робертсон, професор астрономії та астрофізики Каліфорнійського університету в Санта-Крус. «За допомогою JWST ми вперше тепер можемо знайти такі далекі галактики, а потім підтвердити спектроскопічно, що вони справді так далеко».
Астрономи вимірюють відстань до галактики, визначаючи її червоне зміщення. Через розширення Всесвіту віддалені об’єкти ніби віддаляються від нас, а їхнє світло розтягується до більшої червоної довжини хвилі завдяки ефекту Доплера. Фотометричні методи, засновані на зображеннях, отриманих через різні фільтри, можуть надати оцінки червоного зміщення, але остаточні вимірювання вимагають спектроскопії, яка розділяє світло від об’єкта на його складові довжини хвилі.
Всесвіт розширюється, і це розширення розтягує світло, що мандрує крізь космос у феномені, відомому як космологічне червоне зміщення. Чим більше червоне зміщення, тим більшу відстань подолало світло. У результаті потрібні телескопи з інфрачервоними детекторами, щоб побачити світло від перших, найвіддаленіших галактик.
Нові відкриття зосереджені на чотирьох галактиках із червоним зсувом понад 10. Дві галактики, які спочатку спостерігав Хаббл, тепер підтвердили червоні зміщення 10,38 і 11,58. Дві найвіддаленіші галактики, обидві виявлені на зображеннях JWST, мають червоне зміщення 13,20 і 12,63, що робить їх найвіддаленішими галактиками, підтвердженими спектроскопією на сьогодні. Червоне зміщення 13,2 відповідає приблизно 13,5 мільярдам років тому.
«Це значно перевищує те, що ми могли собі уявити до JWST», — сказав Робертсон. «При червоному зміщенні 13 Всесвіту лише близько 325 мільйонів років».
Робертсон і Емма Кертіс-Лейк з Університету Хартфордшира (Велика Британія) є провідними авторами двох статей про результати, які ще не пройшли рецензування (див. посилання нижче).
Спостереження є результатом співпраці вчених, які очолили розробку двох приладів на борту Webb, камери ближнього інфрачервоного діапазону (NIRCam) і спектрографа ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec). Дослідження найслабших і найдавніших галактик було провідною мотивацією в концепціях цих інструментів. У 2015 році групи приладів об’єдналися, щоб запропонувати JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), амбітну програму, на яку було виділено трохи більше ніж місяць часу роботи телескопа та призначена для надання безпрецедентного огляду раннього Всесвіту як за глибиною, так і деталізація. JADES — це міжнародна співпраця понад вісімдесяти астрономів із десяти країн.