|
Молодая Вселенная быстро росла
|
|
|
|
В настоящее время астрономы наслаждаются плодотворным периодом открытий, исследуя многие тайны ранней Вселенной. Успешный запуск космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), преемника космического телескопа НАСА "Хаббл", расширил границы того, что мы можем видеть. Наблюдения сейчас приближаются к первым 500 миллионам лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял менее 5% от ее нынешнего возраста. Для людей это время означало бы, что Вселенная находится на стадии зарождения. Тем не менее, галактики, которые мы наблюдаем, определенно не являются инфантильными, и новые наблюдения показывают, что галактики более массивные и зрелые, чем ожидалось ранее для таких ранних периодов, помогая переписать наше понимание формирования и эволюции галактик. Наша международная исследовательская группа недавно провела беспрецедентно подробные наблюдения одной из самых ранних известных галактик, получившей название Gz9p3, и теперь опубликованной в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
Его название происходит от коллаборации Glass (название нашей международной исследовательской группы) и того факта, что галактика имеет красное смещение z=9,3, где красное смещение является одним из способов описания расстояния до объекта — отсюда G и z9p3. Всего пару лет назад Gz9p3 появился как одиночная светящаяся точка с помощью космического телескопа Хаббла. Но с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба мы могли наблюдать этот объект таким, каким он был через 510 миллионов лет после Большого взрыва, около 13 миллиардов лет назад. Мы обнаружили, что Gz9p3 намного массивнее и зрелее, чем ожидалось для такой молодой вселенной, уже содержащей несколько миллиардов звезд. На сегодняшний день это самый массивный объект, подтвержденный на данный момент, он был рассчитан как в 10 раз более массивный, чем любая другая галактика, обнаруженная на таком раннем этапе существования Вселенной. В совокупности эти результаты позволяют предположить, что для того, чтобы галактика достигла таких размеров, звезды должны были развиваться гораздо быстрее и эффективнее, чем мы думали вначале.
|
|
|
Gz9p3 не только массивна, но и ее сложная форма сразу же определяет ее как одно из самых ранних слияний галактик, когда-либо наблюдавшихся. Изображение галактики JWST показывает морфологию, обычно связанную с двумя взаимодействующими галактиками. И слияние не завершилось, потому что мы все еще видим два компонента. Когда два массивных объекта соединяются подобным образом, они эффективно выбрасывают часть вещества в процессе. Итак, этот выброшенный материал предполагает, что то, что мы наблюдали, является одним из самых отдаленных слияний, когда-либо виденных. Затем наше исследование углубилось, чтобы описать популяцию звезд, составляющих сливающиеся галактики. Используя JWST, мы смогли изучить спектр галактики, расщепляя свет таким же образом, как призма расщепляет белый свет на радугу. При использовании только изображений большинство исследований этих очень удаленных объектов показывают только очень молодые звезды, потому что более молодые звезды ярче, и поэтому их свет доминирует в данных изображений. Например, молодая яркая популяция, возникшая в результате слияния галактик, возраст которой составляет менее нескольких миллионов лет, затмевает более старую популяцию, возраст которой уже превышает 100 миллионов лет.
|
|
|
|
Используя технику спектроскопии, мы можем провести такие подробные наблюдения, что можно различить две популяции. Такая зрелая популяция старшего возраста не ожидалась, учитывая, как должны были сформироваться ранние звезды, чтобы они достаточно состарились к этому космическому времени. Спектроскопия настолько детализирована, что мы можем видеть тонкие особенности старых звезд, которые говорят нам о том, что их там больше, чем вы думаете. Определенные элементы, обнаруженные в спектре (включая кремний, углерод и железо), показывают, что эта древняя популяция должна существовать, чтобы обогатить галактику изобилием химических веществ. Удивителен не только размер галактик, но и скорость, с которой они выросли до такого химически зрелого состояния. Эти наблюдения свидетельствуют о быстром и эффективном образовании звезд и металлов сразу после Большого взрыва, связанном с продолжающимися слияниями галактик, демонстрируя, что массивные галактики с несколькими миллиардами звезд существовали раньше, чем ожидалось. Изолированные галактики наращивают свою популяцию звезд in situ из своих ограниченных запасов газа, однако это может быть медленным способом роста галактик.
|
|
|
|
Взаимодействия между галактиками могут привлечь новые потоки первозданного газа, обеспечивая топливо для быстрого звездообразования, а слияния обеспечивают еще более ускоренный канал накопления и роста массы. Все крупнейшие галактики в нашей современной Вселенной имеют историю слияний, включая наш собственный Млечный Путь, который вырос до своих нынешних размеров в результате последовательных слияний с меньшими галактиками. Эти наблюдения Gz9p3 показывают, что галактики были способны быстро накапливать массу в ранней Вселенной путем слияний, причем эффективность звездообразования была выше, чем мы ожидали. Это и другие наблюдения с использованием JWST заставляют астрофизиков корректировать свое моделирование ранних лет существования Вселенной. Наша космология не обязательно неверна, но наше понимание того, как быстро образовались галактики, вероятно, ошибочно, потому что они массивнее, чем мы когда-либо считали возможным. Эти новые результаты являются своевременными, поскольку мы приближаемся к двухлетнему рубежу научных наблюдений, выполненных с использованием JWST. По мере роста общего числа наблюдаемых галактик астрономы, изучающие раннюю Вселенную, переходят от фазы открытия к периоду, когда у нас есть достаточно большие выборки, чтобы начать строить и совершенствовать новые модели. Никогда еще не было более захватывающего времени для понимания тайн ранней Вселенной.
|
|
|
|
Источник
|
