Нове дослідження під керівництвом спільної групи Університету Нагоя та Національної астрономічної обсерваторії Японії виміряло космічний вік дуже віддаленої галактики. Команда використовувала решітку радіотелескопів ALMA, щоб виявити радіосигнал, який поширювався протягом приблизно 97% віку Всесвіту. Це відкриття підтверджує існування галактик у дуже ранньому Всесвіті, знайденому космічним телескопом Джеймса Вебба. Дослідження опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Галактика під назвою GHZ2/GLASS-z12 була спочатку ідентифікована під час огляду JWST GLASS, який спостерігає за далеким Всесвітом і за масивними скупченнями галактик. Ці спостереження складаються з кількох зображень із використанням різних широкосмугових кольорових фільтрів, подібних до окремих кольорів RGB у камері. Для далеких галактик світлу потрібно так багато часу, щоб досягти нас, що розширення Всесвіту змістило колір цього світла до червоного кінця спектра видимого світла в так званому червоному зміщенні. Тому червоний колір GHZ2/GLASS-z12 допоміг дослідникам визначити його як одного з найпереконливіших кандидатів на далеку галактику, яку вони спостерігали.
За перші кілька тижнів спостережень за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) було ідентифіковано стільки яскравих віддалених галактик, що це поставило під сумнів наше базове розуміння формування найдавніших галактик. Однак ці червоні кольори вказують лише на віддалену галактику, а натомість можуть бути дуже багатою пилом галактикою, яка маскується під більш віддалений об’єкт. Тільки прямі спостереження спектральних ліній – ліній, присутніх у спектрі світла галактики, які використовуються для ідентифікації присутніх елементів – можуть надійно підтвердити справжню відстань до цих галактик.
Одразу після відкриття цих ранніх галактик-кандидатів двоє молодих дослідників з Університету Нагоя та Національної астрономічної обсерваторії Японії використали сорок радіотелескопів масиву ALMA в Чилі, щоб знайти спектральну лінію, щоб підтвердити справжній вік галактик. .
ALMA вказав на GHZ2/GLASS-z12, щоб знайти лінію випромінювання, пов’язану з киснем, на очікуваній частоті, запропонованій спостереженнями JWST. Кисень зазвичай є поширеним елементом у далеких галактиках через відносно короткий час утворення, тому команда вирішила шукати лінію випромінювання кисню, щоб збільшити шанси виявлення.
Об’єднавши сигнали кожного зі своїх 12-метрових телескопів, ALMA змогла виявити лінію випромінювання поблизу положення галактики. Спостережуване червоне зміщення лінії вказує на те, що ми бачимо галактику такою, якою вона була лише через 367 мільйонів років після Великого вибуху.
«Перші зображення космічного телескопа Джеймса Вебба виявили стільки ранніх галактик, що ми відчули, що повинні перевірити його результати за допомогою найкращої обсерваторії на Землі», — сказав провідний автор Том Бакс з Нагойського університету. «Це був дуже захоплюючий час бути астрономом-спостережником, і ми могли відстежувати стан спостережень, які перевірятимуть результати JWST у режимі реального часу».
«Спочатку ми були стурбовані невеликою різницею в положенні між виявленою лінією випромінювання кисню та галактикою, яку побачив Вебб, — зазначає автор Том Бакс, — але ми провели детальні тести на спостереженнях, щоб підтвердити, що це дійсно надійне виявлення, і це дуже важко пояснити за допомогою будь-якої іншої інтерпретації».
Співавтор Хорхе Завала з Національної астрономічної обсерваторії Японії додає: «Випромінювання яскравих ліній свідчить про те, що ця галактика швидко збагатила свої газові резервуари елементами, важчими за водень і гелій. Це дає нам деякі підказки щодо формування та еволюції першого покоління зірок та їхнього життя. Невелика відстань, яку ми бачимо між газоподібним киснем і випромінюванням зірок, також може свідчити про те, що ці ранні галактики постраждали від сильних вибухів, які видували газ від центру галактики в область навколо галактики й навіть за її межі».
«Ці глибокі спостереження ALMA надають надійні докази існування галактик протягом перших кількох сотень мільйонів років після Великого вибуху та підтверджують дивовижні результати спостережень Вебба. Робота JWST тільки почалася, але ми вже коригуємо наші моделі формування галактик у ранньому Всесвіті відповідно до цих спостережень. Об’єднана потужність Webb і масиву радіотелескопів ALMA дає нам впевненість наближати наші космічні горизонти до світанку Всесвіту».