За допомогою телескопа Джеймс Вебб астрономи розглянули стародавню галактику. Виявилося, це не одна, а дві галактики, що зливаються, активно формують нові зірки всього через 510 мільйонів років після Великого вибуху.
Чим далі від нас знаходиться космічний об’єкт, тим він тьмяніший. Хоча ми бачимо яскраві галактики в ранньому Всесвіті, лише через 300-500 мільйонів років після Великого вибуху, технології поки що не дозволяють розглянути їх у деталях. А саме деталі допомагають вченим підтвердити припущення про те, як першим галактикам вдалося так швидко наростити масу та сформувати зірки. Можливо, відповідь це питання допоможе знайти галактика Gz9p3.
Цю галактику помітили кілька років тому у даних спостережень космічного телескопа «Хаббл». Він був лише точкою. Телескоп Джеймс Вебб потужніший, тому з його допомогою астрономам вдалося розглянути внутрішню структуру об’єкта. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Галактика Gz9p3, як її назвали автори нової роботи, має червоне зміщення z=9,3, тобто ми бачимо її такою, якою вона була приблизно через 510 мільйонів років після Великого вибуху. Вчені звернули на неї увагу через надзвичайну яскравість.
Подальші спостереження підтвердили, що Gz9p3 на 50% яскравіший за звичайні галактики свого періоду. Щобільше, вона виявилася ще й дуже потужною — 1,6 мільярда сонячних мас. Все це робить її найяскравішою і наймасивнішою галактикою свого періоду, на z = 9. Навіть якщо врахувати кандидатів у галактики, вона все одно залишається однією з найпотужніших з відомих нам у перші 750 мільйонів років після Великого вибуху.
Ще цікавіше її будова та зірки. За оцінкою авторів дослідження, за рік Gz9p3 формує зірки сумарною масою близько 19 сонячних мас (в діапазоні від 13 до 24 сонячних мас). Для порівняння: швидкість формування нових зірок в Андромеді – 0,4 сонячної маси, а в Чумацькому Шляху – від однієї до двох сонячних мас. Щоправда, у 2023 році астрономи вирахували, що ця швидкість може бути значно вищою, від чотирьох до восьми сонячних мас на рік. Втім, це однаково значно менше, ніж у Gz9p3.
Також спостереження виявили, що Gz9p3 — насправді, дві галактики, що зливаються. Наймолодшим зіркам там менше ніж 10 мільйонів років, а «старшому» поколінню — в середньому 120 мільйонів років. З урахуванням віку Всесвіту на той момент виходить, що формування цих зірок почалося лише через 300 мільйонів років після Великого вибуху.
Наскільки часто у молодому Всесвіті зустрічаються такі продукти злиття? За оцінкою авторів дослідження, ймовірність «зловити» подібний об’єкт становить приблизно 20%, тому Gz9p3 не є чимось унікальним. Проте сумарна маса зірок у ній вища, ніж очікували вчені. І це робить її чудовим кандидатом для подальшого вивчення.
Як пояснили вчені, або галактика знаходиться в рідкісному для тієї епохи потужному гало темної матерії, або ми щось не розуміємо у формуванні зірок у ранньому Всесвіті. Скоріше друге. Тому, вивчивши докладніше Gz9p3, особливо рух та взаємодії всередині неї, ми зможемо більше дізнатися про гало темної матерії, формування зірок та умови в міжзоряному, внутрішньогалактичному та міжгалактичному просторі в той період.
Космічний телескоп «Хаббл» знайшов чимало кандидатів у галактики на червоному зміщенні від восьми до 11, що відповідає 600 та 400 мільйонам років після Великого вибуху. За допомогою “Спітцера” астрономи виявили в них досить старі зірки, тобто формування зірок почалося у Всесвіті досить рано.
Із запуском «Джеймса Вебба» не тільки збільшився список відомих нам галактик на z>10, але й вдалося спектроскопічно вивчити трохи ближчі об’єкти на z=8. Виявилося, що в ту епоху було вже набагато більше галактик, ніж пророкували моделі. Особливо яскравих галактик. І завдяки об’єктам на кшталт Gz9p3 астрономи можуть вивчити умови формування.