Виявлено найдавнішу галактику, що пронизала світлом темряву Всесвіту: її складно пояснити

Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Space.

Понад 13,5 млрд років тому галактика JADES-GS-Z13-1-LA випустила яскраве ультрафіолетове випромінювання, але коли це світло подолало мільярди світлових років, поки галактику не виявив космічний телескоп Вебб, його хвилі розтягнулися. У результаті ультрафіолетове світло далекої галактики стало інфрачервоним світлом. Через це його зміг побачити телескоп Вебб, який спостерігає за раннім Всесвітом за допомогою інфрачервоних приладів.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вчені використовували світло цієї стародавньої галактики, щоб отримати більше інформації про загадковий період в історії Всесвіту, відомий як епоха реіонізації. Цей період також відомий, як космічний світанок, коли світло перших галактик почало розсіювати густий туман, який заповнював Всесвіт і поглинав ультрафіолетове світло.

Галактика JADES-GS-Z13-1-LA є одним із піонерів реіонізації і є однією з найстаріших галактик, які ми можемо бачити. І це означає, що вона може показати, як відбувалася реіонізація, а також як еволюціонували найперші галактики.

Приблизно через 300 млн років після Великого вибуху виникли перші зірки і створили найперше зоряне світло в космосі. Водночас щільний туман із водневого газу з невеликою домішкою гелію заповнив Всесвіт і поглинув зоряне світло. Але ультрафіолетове випромінювання змінило газовий туман і іонізувало його. Іонізований газ, також званий плазмою, поглинає енергію інакше, ніж нейтральний газ, тому світло галактик у той час почало пронизувати темряву Всесвіту. Вчені вважають, що світло галактики JADES-GS-Z13-1-LA створило навколо неї міхур реіонізованої плазми і частина світла змогла пройти через міжгалактичну хмару.

Астрономи виявили, що світло гаалктики JADES-GS-Z13-1-LA виглядало більш синім, ніж вони очікували, тобто більша його частина належить більшій частині електромагнітного спектра. Галактика також випускає дивовижну кількість випромінювання Лаймана-альфа. Це випромінювання виникає, коли нейтральний водень отримує удар ультрафіолетового випромінювання.

Присутність такої великої кількості випромінювання Лаймана-альфа в спектрі галактики говорить про те, що вона бомбардує навколишній водень великою кількістю ультрафіолетового випромінювання.

Характеристики галактики роблять її унікальною, і вони не відповідають очікуванням від типових галактик, які виявлені наприкінці епохи реіонізації, приблизно за 800 млн — 1 млрд років після Великого вибуху, кажуть учені.

Щоб пояснити напрочуд енергійне світіння галактики JADES-GS-Z13-1-LA, потрібно, щоб вона була наповнена масивними, гарячими блакитними зірками, або, щоб у її центрі знаходилася величезна надмасивна чорна діра, яка активно поглинає газ.

Якщо астрономи виявили світло від мільярдів зірок галактики, то ці зірки мають бути величезними й гарячими: приблизно в 15 разів гарячіші за Сонце і більш ніж у 100 разів масивніші.

Якщо астрономи побачили світло, що створюється внаслідок активного поглинання чорною дірою міжзоряного газу, то вона має бути масивнішою за ту, що розташована в центрі Чумацького Шляху. Маса чорної діри Стрілець А* в центрі нашої галактики в 4 млн разів більша, ніж у Сонця.

Але моделі формування і зростання галактик, а також надмасивних чорних дір припускають, що в дуже ранньому Всесвіті жодна надмасивна чорна діра не могла вирости до таких розмірів.

Якщо астрономи зможуть пояснити загадкове світло стародавньої галактики, то це допоможе краще зрозуміти, як формувалися й еволюціонували ранні галактики в такі, як наш Чумацький Шлях. Поки що у вчених недостатньо даних, щоб пояснити характеристики галактики JADES-GS-Z13-1-LA.

Якщо вчені зможуть отримати більш докладні вимірювання спектра світла, що виходить від галактики, вони, можливо, зможуть виміряти, скільки гелію, кисню і вуглецю бере участь у створенні світла. Це дасть їм змогу порівняти отримані дані з моделями задіяної фізики і подивитися, яке пояснення найкраще відповідає даним.

Також Фокус писав про те, що астрономививчили темну туманність і виявили, як сформувалася Сонячна система.