Астрономы только что открыли самую раннюю галактику, которую мы когда-либо видели

Недавно открытая галактика только что побила рекорд самой ранней из когда-либо обнаруженных галактик, что представляет собой серьезную проблему для наших нынешних моделей формирования галактик.

Она называется JADES-GS-z14-0, и она яркая. сияющей в ранней Вселенной, как она выглядела менее чем через 300 миллионов лет после Большого взрыва. Было подтверждено, что второе недавнее открытие, названное JADES-GS-z14-1, находится почти так же далеко.

Обнаружения, по словам астрономов, теперь «однозначны», а это означает, что Космический Рассвет может иметь некоторые объясняю, что делать.

«В январе 2024 года NIRSpec наблюдал эту галактику, JADES-GS-z14-0, в течение почти десяти часов, и когда спектр был впервые обработан, появились недвусмысленные доказательства того, что галактика действительно имела красное смещение 14,32, что побило предыдущий рекорд самой отдаленной галактики», — рассказали астрономы Стефано Карниани из Scuola Normale Superiore в Италии и Кевин Хейнлайн из Университета Аризоны.

«Судя по изображениям, диаметр источника превышает 1600 световых лет, что доказывает, что свет, который мы видим, исходит в основном от молодых звезд, а не от излучения растущей сверхмассивной черной дыры.

«Такое большое количество звездного света означает, что галактика в несколько сотен миллионов раз больше массы Солнца! Возникает вопрос: как природа может создать такую ​​яркую, массивную и большую галактику менее чем за 300 миллионов лет?»

На эту тему были написаны три отдельные статьи, одна из которых недавно опубликована в Природа.

Два других на arXiv еще не прошли рецензирование, но все три пришли к одному и тому же выводу: JADES-GS-z14-0 определенно существует, блестящая точка данных, которая представляет собой новый путь к пониманию того, как формировалась Вселенная, в самом начале.

До сравнительно недавнего времени у нас было очень мало конкретных знаний о периоде, известном как Космический рассвет, первом миллиарде или около того лет после Большого взрыва, произошедшего 13,8 миллиарда лет назад. Это потому, что ранняя Вселенная была заполнена туманом из нейтрального водорода, который рассеивал свет, препятствуя его распространению.

Этот туман длился недолго; оно было ионизировано и очищено ультрафиолетовым светом, испускаемым объектами ранней Вселенной, и к концу Космического Рассвета космос стал прозрачным.

Однако к тому времени уже существовала целая куча звезд и галактики, висящие вокруг. Если мы хотим знать, как все это сформировалось, нам нужно уметь видеть сквозь туман.

Это одна из задач JWST с его мощными инфракрасными глазами. Инфракрасное излучение способно проходить через плотные среды, чего не может сделать свет, а его длинные волны способны проходить сквозь него с минимальным рассеянием.

Оно проводит JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), ища объекты в первых Спустя 650 миллионов лет после Большого взрыва, с очень интересными результатами.

Одна вещь, которую мы неоднократно обнаруживали, — это большие объекты, которые появлялись гораздо раньше, чем мы ожидали. Это было довольно ошеломляюще, потому что мы исходили из предположения, что для формирования таких вещей, как сверхмассивные черные дыры и галактики, требуется много времени – гораздо больше, чем время, в течение которого мы их наблюдаем.

Но JADES-GS-z14-0 выигрывает. Она очень большая и очень яркая, совсем не такая, как предсказывали астрономы, о галактиках ранней Вселенной.

Во-первых, ее размер показывает, что большая часть света должна исходить от звезд, а не сияние света из пространства вокруг растущей сверхмассивной черной дыры.

Анализ его света показывает наличие большого количества пыли и кислорода, что было неожиданным на столь раннем этапе. Такие тяжелые элементы нужно будет создавать внутри звезд, которые затем должны будут взорваться. Эти особенности позволяют предположить, что уже через 300 миллионов лет после Большого взрыва должно было жить и умереть несколько поколений массивных звезд.

Учитывая, что продолжительность жизни самых крупных звезд сегодня составляет всего лишь несколько миллионов лет, это не так. невозможно, но все же не совсем то, что астрономы ожидали обнаружить.

В целом галактика предполагает, что нам необходимо переосмыслить раннюю Вселенную, показывая, что большое количество источников света, которые мы видим там, не может быть полностью объяснено растущих черных дыр. Каким-то образом большие, яркие и хорошо сформированные галактики могут собираться в начале Космического Рассвета.

«JADES-GS-z14-0 теперь становится архетипом этого явления», — сказал Карниани. «Удивительно, что Вселенная смогла создать такую ​​галактику всего за 300 миллионов лет».

Открытие под руководством Карниани было опубликовано в журнале Nature. Другие статьи, посвященные свойствам света галактики, можно найти на arXiv здесь и здесь.

Более ранняя версия этой статьи была опубликована в мае 2024 года.