RW Space

Гигантские галактики, которые мы видим во Вселенной сегодня, включая нашу галактику Млечный Путь, изначально были намного меньшими. Слияния на протяжении 13,7 миллиардов лет во Вселенной постепенно сформировали сегодняшние массивные галактики. Но, возможно, они начинались как простые звездные скопления.

Чтобы понять самые ранние галактики, JWST исследовал их древний свет, чтобы понять, как они стали такими массивными.

JWST может эффективно заглянуть в прошлое, когда Вселенная была всего на 5 процентов старше, чем сейчас. В том далеком прошлом структуры, которые в конечном итоге стали такими же массивными, как Млечный Путь, и даже больше, были лишь примерно в 1/10 000-й массивнее, чем сейчас.

Какие подсказки может дать мощный инфракрасный космический телескоп? раскрыть, что покажет нам, как галактики стали такими большими?

В новой статье представлены наблюдения JWST галактики с красным смещением z ~ 8,3. При таком красном смещении свет путешествовал более 13 миллиардов лет и начал свое путешествие только через 600 миллионов лет после Большого взрыва.

Галактика, называемая Светлячок, содержит сеть массивных звездных скоплений, которые свидетельствуют о том, как растут галактики.

Документ — «Светлячок: самые ранние стадии формирования галактики типа Млечного Пути в Вселенной возрастом 600 млн лет». Ведущий автор — Ламия Моула, астроном-наблюдатель и доцент кафедры физики и астрономии в колледже Уэлсли. Статья находится в предварительном издании и еще не прошла рецензирование.

Несмотря на мощность JWST, эту далекую древнюю галактику можно увидеть только через гравитационное линзирование массивного скопления галактик на переднем плане. Благодаря линзам Firefly Sparkle выглядит как дуга. Поблизости также находятся еще две галактики: Firefly BF (Лучший друг) и Firefly NBF (Новый лучший друг).

«Светлячок демонстрирует признаки, ожидаемые от будущей галактики типа Млечного Пути, запечатленной на самой ранней и самой богатой газом стадии ее формирования, «, — пишут авторы.

Масса молодой галактики сосредоточена в 10 скоплениях, масса которых колеблется от примерно 200 000 солнечных масс до 630 000 солнечных масс. По мнению авторов, эти скопления «располагают границу между галактиками малой массы и шаровыми скоплениями большой массы».

Эти скопления важны, потому что они дают ключ к пониманию того, как растет галактика. Исследователи смогли оценить возраст скоплений и историю их звездообразования. Они обнаружили, что испытали вспышку звездообразования примерно в одно и то же время.

«Возраст скоплений предполагает, что они гравитационно связаны с историей звездообразования, показывающей недавний звездообразование, возможно, вызванное взаимодействием с галактикой-компаньоном. с тем же красным смещением на прогнозируемом расстоянии ~ 2 кпк от Светлячка.

Есть два кандидата на роль взаимодействующей галактики: Светлячок Лучший друг (BF) и Светлячок Новый лучший друг (NBF). Но NBF находится на расстоянии около 13 кпк, а BF — на расстоянии около двух кпк, что делает BF вероятным взаимодействующим объектом.

«Слабые детали с низкой поверхностной яркостью видны в углах дуги близко к соседу, намекая на о возможном взаимодействии двух галактик , которое могло спровоцировать вспышку звездообразования в обеих», — объясняют исследователи.

Особое внимание исследователи обратили на центральный кластер. Они обнаружили, что температура чрезвычайно высока и составляет около 40 000 Кельвинов (40 000 C; 72 000 F). У него также есть тяжелая начальная функция массы — сигнал о том, что он сформировался в среде с очень низким содержанием металлов.

Эти наблюдения и другие свидетельства показывают, что Светлячок Спаркл, скорее всего, является прародителем галактик, подобных нашей. По этим причинам «… Firefly Sparkle представляет собой беспрецедентное исследование галактики, похожей на Млечный Путь, на самых ранних стадиях ее формирования во Вселенной, возраст которой составляет всего 600 миллионов лет», — пишут авторы.

К счастью, у исследователей, стоящих за этими результатами, есть мощное суперкомпьютерное моделирование, с которым можно сравнивать наблюдения. Он называется Illustris TNG. Это масштабное космологическое магнитогидродинамическое моделирование, основанное на комплексной физической модели Вселенной.

Illustris TNG провела три запуска: TNG50, TNG 100 и TNG 300. Исследователи сравнили свои результаты с TNG 50.

Обнаружение этих древних звездных скоплений интригует, но мы не можем предположить, что они сохранятся в целости и сохранности. Действуют приливные и испарительные силы. Авторы изучили стабильность отдельных звездных скоплений и то, как они будут развиваться с течением времени.

«Ожидается, что большинство из этих звездных скоплений доживут до современной Вселенной, расширятся, а затем разорвутся на части. сформировать звездный диск и гало галактики», — объясняют авторы.

«Единственный способ выжить — это быть выброшенными на большие расстояния, подальше от плотного приливного поля галактики». Те, которые будут выброшены, могут сохраниться в виде шаровых скоплений.

Одной из основных научных целей JWST является изучение того, как галактики формировались и развивались в ранней Вселенной. Найдя ту, в которой скопления все еще формируются, космический телескоп достигает своей цели.

«Светлячок Sparkle представляет собой одно из первых спектрофотометрических наблюдений JWST чрезвычайно линзированной галактики, собирающейся на высоких красных смещениях, с скоплениями, которые находится в процессе формирования, а не наблюдалась в более поздние эпохи», — заключают авторы.

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.