Астрономи щойно відкрили найдавнішу галактику

Нещодавно відкрита галактика щойно побила рекорд за найдавнішими, створюючи серйозну проблему для наших поточних моделей формування галактик. Вона називається JADES-GS-z14-0, і він яскраво блищить у ранньому Всесвіті, як виглядав менш ніж через 300 мільйонів років після Великого вибуху. Було підтверджено, що друге нещодавнє відкриття під назвою JADES-GS-z14-1 було майже таким же далеким.

Астрономи кажуть, що дані виявлення тепер «однозначні», що означає, що Cosmic Dawn може трохи пояснити.

«У січні 2024 року NIRSpec спостерігав за цією галактикою, JADES-GS-z14-0, протягом майже десяти годин, і коли спектр було вперше оброблено, було однозначне свідчення того, що галактика справді має червоне зміщення 14,32, що руйнує попереднє найбільше -рекорд віддаленої галактики», — кажуть астрономи Стефано Карніані з Scuola Normale Superiore в Італії та Кевін Хейнлайн з Університету Арізони.

«На основі зображень встановлено, що діаметр джерела становить понад 1600 світлових років, що доводить, що світло, яке ми бачимо, походить переважно від молодих зірок, а не від випромінювання поблизу надмасивної чорної діри, що зростає. Таке зоряне світло означає, що галактика має декілька У сотні мільйонів разів перевищує масу Сонця. Це викликає питання: як природа може створити таку яскраву, масивну і велику галактику менш ніж за 300 мільйонів років?»

Три окремі статті було завантажено на сервер препринтів arXiv. Вони ще мають бути рецензовані, але всі три мають однаковий висновок. JADES-GS-z14-0 точно є, яскрава точка даних, яка представляє новий шлях для розуміння того, як формувався Всесвіт на самому початку.

До недавнього часу ми мали дуже мало конкретних знань про період, відомий як Космічний світанок, перший мільярд або близько того років після Великого вибуху 13,8 мільярда років тому. Це тому, що ранній Всесвіт був наповнений туманом нейтрального водню, який розсіював світло, не даючи йому поширюватися.

Цей туман не тривав; воно було іонізовано та очищено ультрафіолетовим світлом, яке спалахнуло об’єктами в ранньому Всесвіті, і до кінця Космічної Зорі простір став прозорим. На той час, однак, навколо висіла ціла купа зірок і галактик. Якщо ми хочемо знати, як це все виникло, нам потрібно мати можливість бачити в туман.

Це одна з речей, для яких створено JWST з його потужними інфрачервоними очима. Інфрачервоне випромінювання здатне проходити через щільні середовища, а інше світло не може, його довгі хвилі можуть проходити з мінімальним розсіюванням. Він проводив JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), шукаючи об’єкти в перші 650 мільйонів років після Великого вибуху, з дуже цікавими результатами.

Одна річ, яку ми неодноразово виявляли, — це великі об’єкти набагато раніше, ніж ми їх очікуємо. Це було дуже приголомшливо, тому що ми працювали, виходячи з припущення, що такі речі, як надмасивні чорні діри та галактики, формуються довго – набагато довше, ніж час, протягом якого ми їх спостерігаємо.

Але перевагу отримує JADES-GS-z14-0. Вона дуже велика і дуже яскрава, зовсім не така, як передбачали астрономи, як виглядали галактики в ранньому Всесвіті. По-перше, його розмір показує, що більша частина світла повинна надходити від зірок, а не від спалаху світла з простору навколо зростаючої надмасивної чорної діри.

Аналіз його світла показує наявність великої кількості пилу та кисню, що несподівано так рано. Такі важкі елементи потрібно створити всередині зірок, які потім повинні вибухнути. Ці особливості дозволяють припустити, що кілька поколінь масивних зірок повинні були існувати і померти вже через 300 мільйонів років після Великого вибуху.

З огляду на те, що тривалість життя найбільших зірок сьогодні становить лише кілька мільйонів років, це не неможливо, але все ж не зовсім те, що астрономи очікували знайти.

Загалом галактика говорить про те, що нам потрібно переосмислити ранній Всесвіт, показуючи, що велика кількість джерел світла, які ми там бачимо, не може бути повністю пояснена зростанням чорних дір. Якимось чином великі, яскраві, добре сформовані галактики можуть зібратися на початку Космічної Зорі.

«JADES-GS-z14-0 тепер стає архетипом цього явища», — каже Карніані. «Приголомшливо, що Всесвіт може створити таку галактику лише за 300 мільйонів років».