Вчені щойно ідентифікували процеси формування деяких із найдавніших галактик Всесвіту в бурхливу еру Космічної Зорі. Спостереження JWST за раннім Всесвітом приблизно від 13,3 до 13,4 мільярда років тому – лише через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху – виявили яскраві ознаки газових резервуарів, які активно потрапляють у три новоутворені та зростаючі галактики.
«Можна сказати, що це перші «прямі» зображення формування галактик, які ми коли-небудь бачили», — каже астрофізик Каспер Елм Хайнц з Інституту Нільса Бора в Данії, який керував дослідженням.
«У той час, як [космічний телескоп Джеймса Вебба] раніше показував нам ранні галактики на пізніх стадіях еволюції, тут ми спостерігаємо саме їх народження, а отже, будівництво перших зоряних систем у Всесвіті».
Відомий як Космічний світанок, перший мільярд або близько того років після Великого вибуху оповитий двома речами: таємницею та туманом нейтрального водню, який пронизував Всесвіт і перешкоджав вільному поширенню світла. Перше насправді є природним і прямим наслідком останнього, оскільки світло є інструментом, який ми використовуємо для розуміння Всесвіту.
JWST був розроблений, зокрема, як спроба проникнути через цей туман, оскільки інфрачервоні довжини хвиль, на яких він спостерігає за космосом, легше проникають і поширюються далі, ніж інші довжини хвиль. Те, що ми хочемо знати, це те, як усе склалося разом – як із гарячого первісного плазмового супу з’явилися перші зірки та галактики, туман розвіявся під світлом ранніх об’єктів, і Всесвіт зробив своїми маленькими кроками до того, чим він є сьогодні.
Отже, Гайнц і його міжнародна команда використали потужне інфрачервоне око JWST, щоб придивитися до Cosmic Dawn, де вони виявили сигнал, що простежується до трьох галактик. Зокрема, сигнал виходив від нейтрального водню, який їх оточував, коли газ поглинав і повторно випромінював світло галактик.
Ці галактики, як виявили дослідники, існували приблизно через 400-600 мільйонів років після Великого вибуху, який стався приблизно 13,8 мільярда років тому. Це робить ці три галактики одними з найбільш ранніх виявлених.
«Ці галактики схожі на блискучі острови в морі нейтрального, непрозорого газу», — каже Хайнц.
Крім того, дослідники змогли відрізнити газові резервуари навколо галактик від міжгалактичного нейтрального газу. Було визначено, що ці резервуари були досить великими, охоплюючи досить велику частину кожної галактики, що свідчить про те, що вони активно формували галактичний матеріал. І той факт, що було так багато цього газу, також свідчить про те, що на момент спостережень галактики ще мали сформувати більшість своїх зірок.
«Протягом кількох сотень мільйонів років після Великого вибуху утворилися перші зірки, перш ніж зірки та газ почали об’єднуватися в галактики», — каже космолог і астрофізик Дарах Уотсон з Інституту Нільса Бора. «Це процес, початок якого ми бачимо в наших спостереженнях».
У нас ще багато запитань щодо Космічного Світанку. Ми ледве подряпали поверхню, а там все ще лежить багато секретів, загорнутих у нейтральний водень, багато з яких ще належить відкрити. Але три галактики, відкриті Хайнцом і його командою, є кроком вперед. Тепер, коли ми знаємо, що галактики там є, ми можемо придивитися до них уважніше, щоб краще зрозуміти процес утворення галактик.
«Одне з найбільш фундаментальних питань, яке ми, люди, завжди ставили: «Звідки ми походимо?», — говорить астроном Габріель Браммер з Інституту Нільса Бора.
«Тут ми збираємо ще трохи відповіді, проливаючи світло на момент створення деяких із перших структур Всесвіту. Цей процес ми досліджуватимемо далі, доки, сподіваюся, не зможемо зібрати ще більше частин. головоломки разом».