By 
Гігантські галактики, які ми сьогодні бачимо у Всесвіті, включаючи нашу власну галактику Чумацький Шлях, спочатку були набагато меншими. Злиття протягом 13,7 мільярда років Всесвіту поступово зібрали сучасні масивні галактики. Але вони могли початися як звичайні зоряні скупчення. Намагаючись зрозуміти найдавніші галактики, JWST досліджувала їхнє давнє світло, щоб знайти підказки щодо того, як вони стали такими масивними.
JWST може ефективно побачити минуле, коли Всесвіт був лише на 5 відсотків старший, ніж зараз. У тому далекому минулому структури, які згодом стали такими ж масивними, як Чумацький Шлях, і навіть більшими, були лише приблизно на 1/10 000 такої масивності, як зараз. Які підказки може відкрити потужний інфрачервоний космічний телескоп, щоб показати нам, як галактики виросли настільки великими?
Нова стаття представляє спостереження JWST галактики на червоному зміщенні z~8,3. При цьому червоному зміщенні світло подорожувало понад 13 мільярдів років і почало свою подорож лише через 600 мільйонів років після Великого вибуху. Галактика під назвою Іскорка Світлячка містить мережу масивних зоряних скупчень, які є доказом того, як галактики ростуть.
Стаття називається «The Firefly Sparkle: The Earliest Stages of Assembly of A Milky Way type Galaxy in a Milky Way type Galaxy in a 600 Myr Old Universe. Стаття знаходиться на підготовці до друку та ще не пройшла рецензування.
«The Firefly Sparkle надає безпрецедентне прикладне дослідження галактики, схожої на Чумацький Шлях, на найраніших стадіях її складання у Всесвіті, якому лише 600 мільйонів років», З Mowla та ін. 2024 рік
Незважаючи на потужність JWST, цю далеку стародавню галактику можна побачити лише через гравітаційні лінзи масивного скупчення галактик переднього плану. Завдяки лінзам Firefly Sparkle виглядає як дуга. Дві інші галактики також знаходяться неподалік, вони називаються Firefly BF (Найкращий друг) і Firefly NBF (Новий найкращий друг).
«Іскорка Світлячка демонструє ознаки, очікувані від майбутньої галактики типу Чумацького Шляху, зафіксованої під час її ранньої та найбільш багатої газом стадії формування», — пишуть автори.
Маса молодої галактики зосереджена в 10 кластерах, які варіюються від приблизно 200 000 мас Сонця до 630 000 мас Сонця. За словами авторів, ці скупчення «розташувалися на кордоні між галактиками з малою масою та кульовими скупченнями з великою масою».
Ці скупчення є важливими, тому що вони є ключем до того, як галактика росте. Дослідники змогли оцінити вік скупчень та історію їхнього зореутворення. Вони виявили, що вони пережили спалах зореутворення приблизно в один і той же час.
«Вік скупчень свідчить про те, що вони гравітаційно пов’язані з історією зореутворення, яка показує недавній спалах зорепаду, який, ймовірно, був викликаний взаємодією з галактикою-супутником на тому ж червоному зміщенні на прогнозованій відстані ~2 кпк від Іскорки Світлячка».
Є два кандидати на місце взаємодії галактики: найкращий друг Світлячка (BF) і новий найкращий друг Світлячка (NBF). Але NBF знаходиться на відстані приблизно 13 кілограмів на секунду, а BF – приблизно два кілометри на секунду, що робить BF ймовірним інтерактором.
«Слабкі елементи низької яскравості поверхні видно в кутах дуги поблизу сусіда, що вказує на можливу взаємодію між двома галактиками.що могло спровокувати спалах зореутворення в них обох», — пояснюють дослідники.
Особливу увагу дослідники приділили центральному кластеру. Вони виявили, що температура надзвичайно висока — приблизно 40 000 Кельвінів (40 000 C; 72 000 F). Вона також має початкову масову функцію верхньої важкості, що свідчить про те, що вона утворилася в середовищі з дуже низьким вмістом металів.
Ці спостереження та інші докази показують, що Firefly Sparkle дуже ймовірно є прабатьком таких галактик, як наша. З цих причин «… Firefly Sparkle забезпечує безпрецедентне прикладне дослідження галактики, схожої на Чумацький Шлях, на ранніх стадіях її складання у Всесвіті лише 600 мільйонів років», – пишуть автори.
На щастя, дослідники, які стоять за цими результатами, мають потужну суперкомп’ютерну симуляцію для порівняння спостережень. Він називається Illustris TNG. Це масштабне космологічне магнітогідродинамічне моделювання, засноване на комплексній фізичній моделі Всесвіту.
Illustris TNG провів три тести під назвою TNG50, TNG 100 і TNG 300. Дослідники порівняли свої результати з TNG 50.
Знайти ці стародавні зоряні скупчення інтригує, але ми не можемо припустити, що вони виживуть неушкодженими. Діють сили припливу та випаровування. Автори дослідили стабільність окремих зоряних скупчень і те, як вони будуть працювати з часом.
«Більшість цих зоряних скупчень, як очікується, виживуть до сучасного Всесвіту, розширяться, а потім розірвуться на частини, утворюючи зоряний диск і гало галактики», — пояснюють автори.
«Єдиний спосіб вижити — це викинути їх на великі відстані, подалі від щільного приливного поля галактики». Ті, яких вигнали, можуть зберігатися у вигляді кульових скупчень.
Однією з головних наукових цілей JWST є вивчення того, як утворювалися та еволюціонували галактики в ранньому Всесвіті. Знайшовши такий, у якому скупчення все ще формуються, космічний телескоп досягає своєї мети.
«Іскорка світлячка є одним із перших спектрофотометричних спостережень JWST надзвичайно лінзованої галактики, яка збирається на високих червоних зсувах, зі скупченнями, які перебувають у процесі формування, а не в пізніших епохах», — підсумовують автори.
Comments