|
Переворот наших представлений о звездообразовании
|
|
|
|
Астрономы Аризонского университета обнаружили неожиданно яркую и химически сложную первичную галактику, которая существовала первые 300 миллионов лет существования Вселенной. Галактика JADES-GS-z14-0 настолько древняя, что существует 98% времени существования Вселенной. Впервые о ней сообщалось в 2024 году. Новые исследования химического состава и эволюционного состояния галактики ставят под сомнение существующие модели формирования галактик.
|
|
|
|
Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА (JWST) запечатлел редкий проблеск этой ранней галактики во время расширенного глубокого внегалактического обзора JWST (JADES). В рамках первого цикла JWST компания JADES посвятила более месяца полетной работе, сосредоточившись на глубоководных аппаратах Hubble (GOODS-N) и сверхглубоких аппаратах Hubble (GOODS-S). В то время как исследователи из Университета Аризоны намеренно исследовали далекие галактики, это конкретное открытие было настолько необычным, что застало команду врасплох.
|
|
|
|
“Это не просто крошечный самородок. Он яркий и довольно большой для возраста Вселенной, когда мы его наблюдали”, - сказал соавтор Кевин Хейнлайн из обсерватории Стюарда Университета Аризоны.
|
|
|
|
“Тот факт, что мы обнаружили эту галактику в крошечной области неба, означает, что их должно быть больше”, - сказал ведущий автор исследования Джейкоб Хелтон, аспирант обсерватории Стюарда. “Если бы мы осмотрели все небо, чего мы не можем сделать с помощью JWST, мы бы в конечном итоге обнаружили больше таких необычных объектов”.
|
|
|
|
|
|
|
Исследование первичного звездообразования
|
|
|
|
Астрономы использовали несколько приборов JWST для наблюдения за первичной галактикой, включая камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Команда сосредоточилась на узкой области неба, сканируя галактику с помощью NIRCam в течение 167 часов и MIRI в течение 43 часов, что потребовало в общей сложности девяти дней ценного времени JWST.
|
|
|
|
К счастью, "МИРИ" была идеально выровнена, так что исследователи могли четко видеть галактику — любое незначительное смещение могло стоить им этого неожиданного открытия.
|
|
|
|
НЕФРИТЫ-GS-z14-0 особенно поразительны, потому что они богаты кислородом. Точная хронология раннего звездообразования остается неопределенной, но два ключевых события определяют, когда оно могло начаться. Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва произошла рекомбинация, позволившая образоваться атомам водорода и гелия — необходимым элементам для образования первых звезд.
|
|
|
|
Древнейшая из известных галактик образовалась спустя 400 миллионов лет после Большого взрыва, а это означает, что к тому моменту звездообразование должно было уже идти полным ходом. Первые звезды излучали ультрафиолетовый свет, расщепляя нейтральный газообразный водород ранней Вселенной на ионы водорода и свободные электроны. Этот процесс, называемый реионизацией, позволил свету свободно перемещаться по космосу, рассеивая водородный туман, который ранее преграждал ему путь.
|
|
Кислород как ключ к раннему звездообразованию
|
|
|
|
С астрономической точки зрения, любой элемент тяжелее гелия классифицируется как “металл”. Эти тяжелые элементы появились позже, поскольку они формировались поколениями звезд, формирующихся и умирающих. Ранняя Вселенная содержала только водород, гелий и незначительные количества лития.
|
|
|
|
Удивительно, но в JADES-GS-z14-0 неожиданно высокое содержание кислорода, что позволяет предположить, что звезды формировались в нем по меньшей мере 100 миллионов лет. Эти звезды превратились бы в сверхновые, выпустив в космос кислород, который затем способствовал формированию следующего поколения звезд до того, как команда из Университета Аризоны обнаружила галактику.
|
|
|
|
“Получение такого количества кислорода, какое есть в этой галактике, - это очень сложный цикл. Так что это действительно ошеломляет”, - сказал старший автор исследования Джордж Рике.
|
|
|
|
“Представьте себе песчинку на кончике вашей руки. Вы видите, какая она большая на небе – вот на какую крупинку мы смотрели”, - сказал Хелтон.
|
|
|
|
Это открытие сокращает временную шкалу между Большим взрывом и образованием галактик, побуждая ученых пересмотреть существующие модели формирования галактик. JWST продолжает расширять границы наблюдений, раскрывая детали самых ранних эпох Вселенной и предлагая беспрецедентное понимание ее эволюции.
|
|
|
|
“Мы живем в невероятное время в истории астрономии”, - сказал Хайнлайн. “Мы можем изучать галактики, которые намного превосходят все, что когда-либо удавалось обнаружить людям, и видеть их по-разному, и по-настоящему понимать их. Это действительно волшебство”.
|
|
|
|
Источник
|
