За допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) NASA/ESA астрономи спостерігали за зростанням галактики «навиворіт» у ранньому Всесвіті — лише через 700 мільйонів років після Великого Вибуху.

Ця галактика у сто разів менша, ніж Молочний Шлях, але напрочуд зріла для такого раннього розвитку Всесвіту. Подібно до великого міста, ця галактика має у центральній частині багато зір, але їх менше в галактичних «передмістях». І, як велике місто, ця галактика починає розростатися, прискорюючи утворення зір на околицях.

Це найраніше в історії виявлення процесу зростання галактик навиворіт. До «Вебба» не було можливості вивчити ріст галактик на такому ранньому етапі історії Всесвіту.

Хоча зображення, отримані за допомогою «Вебба», є моментальними знімками в часі, наукова група на чолі з дослідниками із Кембриджського університету зазначає: вивчення подібних галактик може допомогти зрозуміти, як вони перетворюються з хмар газу на складні структури, які астрономи спостерігають нині. Про результати дослідження повідомив журнал Nature Astronomy.

«Питання про те, як галактики еволюціонують протягом космічного часу, є важливим для астрофізики», — сказав співавтор дослідження доктор Сандро Такчелла (Sandro Tacchella) з Кавендіської лабораторії Кембриджського університету.

«У нас було багато дивовижних даних за останні десять мільйонів років для галактик у нашому куточку Всесвіту, але тепер з “Веббом” ми можемо отримати дані спостережень за мільярди років назад у часі, досліджуючи перший мільярд років космічного історії, яка відкриває всілякі нові питання».

Галактики, які ми спостерігаємо нині, ростуть за допомогою двох основних механізмів: або вони втягують, чи накопичують газ, утворюючи нові зорі, або вони ростуть через злиття з меншими галактиками. Питання, чи працювали різні механізми в ранньому Всесвіті, астрономи сподіваються вирішити разом з «Веббом».

«Ви очікуєте, що галактики спочатку малі, бо газові хмари руйнуються під дією власної сили тяжіння, утворюючи дуже щільні ядра зір і, можливо, чорні діри», — сказав Такчелла.

«Відповідно до того, як галактика росте і процес зореутворення наростає, це нагадує обертання фігуриста: коли він притискає руки, то набирає обертів і обертається все швидше і швидше. Галактики в чомусь схожі: газ, який накопичується з плином часу з більших і більших відстаней, спричиняє зростання обертання галактики, тому вони часто утворюють спіралі або диски».

За допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) NASA/ESA астрономи спостерігали за зростанням галактики «навиворіт» у ранньому Всесвіті — лише через 700 мільйонів років після Великого Вибуху. Авторські права на зображення: JADES Collaboration. Фото з сайту https://phys.org.

Галактика, яку спостерігали в рамках діяльності колаборації JADES (JWST Advanced Extragalactic Survey), активно формує зорі в ранньому Всесвіті. Вона має дуже щільне ядро, яке, попри свій відносно молодий вік, має таку ж щільність, як і сучасні масивні еліптичні галактики, де в 1000 разів більше зір, ніж на периферії. Процес зореутворення головно відбувається далі від ядра, а його «згусток» — ще далі.

Активність зореутворення сильно зростає до околиць, бо процес утворення зір поширюється, а галактика збільшується в розмірах. Цей тип зростання передбачали теоретичні моделі, але за допомогою «Вебба» тепер його можна спостерігати.

«Одна з багатьох причин того, чому “Вебб” так змінює уявлення астрономів, полягає в тому, що ми тепер можемо спостерігати те, що раніше було передбачено за допомогою моделювання», — сказав співавтор дослідження Вільям Бейкер (William Baker), аспірант Кавендіської лабораторії Кембриджського університету. «Це як можливість перевірити домашнє завдання».

Завдяки «Веббу» дослідники здобули інформацію зі світла, яке галактика випромінює на різних довжинах хвиль. Потім вони використали її для оцінки кількості молодших зір у порівнянні зі старшими зорями. Це дало змогу оцінити масу зір і темп їхнього утворення.

Оскільки галактика дуже компактна, окремі її зображення були «прямо змодельовані», щоб врахувати інструментальні ефекти. Через моделювання зоряної популяції, яке враховувало дані щодо викидів газу та поглинання пилу, дослідники знайшли старіші зорі в ядрі. Водночас навколишній компонент диска переживає дуже активне зореутворення.

Ця галактика подвоює свою зоряну масу на околицях приблизно кожні 10 мільйонів років, що дуже швидко: галактика Молочний Шлях подвоює свою масу лише кожні 10 мільярдів років.

Щільність галактичного ядра, а також висока швидкість утворення зір свідчать про те, що ця молода галактика багата газом, потрібним для утворення нових зірок. Це може відображати різні умови в ранньому Всесвіті. «Звісно, це лише одна галактика, тому нам потрібно знати, що робили інші галактики в той час», — сказав Такчелла.

«Чи всі галактики були такими, як ця? Нині ми аналізуємо схожі дані від інших галактик. Дивлячись на різні галактики протягом космічного часу, ми, можливо, зможемо реконструювати цикл росту та продемонструвати, як галактики ростуть до свого нинішнього кінцевого розміру».

За інф. з сайту https://phys.org