Самые ранние галактики были космическими огненными шарами, превращающими газ в звезды с захватывающей дух скоростью на всем своем протяжении, сообщается в исследовании под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которое будет опубликовано в специальном выпуске The Astrophysical Journal.
Исследование, основанное на данных космического телескопа Джеймса Уэбба, является первым исследованием формы и структуры этих галактик. Это показывает, что они не имели ничего общего с современными галактиками, в которых звездообразование ограничено небольшими областями, такими как созвездие Ориона в нашей собственной галактике Млечный Путь.
«Мы наблюдаем, как галактики формируют новые звезды с невероятной скоростью», — сказал Томмазо Треу, ведущий автор исследования, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Невероятное разрешение Уэбба позволяет нам изучать эти галактики с беспрецедентной детализацией, и мы видим, как все это звездообразование происходит в областях этих галактик».
Треу руководит научной программой раннего выпуска GLASS-JWST, первые результаты которой являются предметом специального выпуска журнала. Другое исследование, проведенное Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе, показало, что галактики, сформировавшиеся вскоре после Большого взрыва — менее чем за миллиард лет — могли начать сжигать оставшийся поглощающий фотоны водород, принося свет в темную Вселенную.
«Даже наши самые лучшие телескопы действительно изо всех сил пытались подтвердить расстояния до таких далеких галактик, поэтому мы не знали, делают ли они Вселенную прозрачной или нет», — сказал Гвидо Робертс-Борсани, научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который руководил исследованием. «Webb показывает нам, что он не только может выполнять свою работу, но и делает это с удивительной легкостью. Это меняет правила игры».
Эти открытия являются двумя из многих захватывающих дух открытий астрофизиков Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые одними из первых заглянули в окно в прошлое, недавно открытое Уэббом.
Уэбб — крупнейший в космосе телескоп ближнего инфракрасного диапазона, и его замечательное разрешение обеспечивает беспрецедентный обзор объектов, находящихся настолько далеко, что свету от них требуются миллиарды лет, чтобы достичь Земли. Хотя эти объекты к настоящему времени состарились, свет только с их самых ранних моментов имел достаточно времени, чтобы пройти через вселенную, чтобы попасть на детекторы Уэбба. В результате Уэбб не только функционировал как своего рода машина времени, возвращая ученых в период вскоре после Большого взрыва, но и изображения, которые он производит, стали семейным альбомом со снимками молодых галактик и звезд.
GLASS–JWST был одним из 13 научных проектов раннего выпуска, выбранных НАСА в 2017 году для быстрого создания общедоступных наборов данных, а также для демонстрации и тестирования возможностей инструментов на Webb.
Проект направлен на то, чтобы понять, как и когда свет от первых галактик прожигал водородный туман, оставшийся от Большого взрыва — явления и периода времени, называемого Эпохой реионизации, — и как газ и тяжелые элементы распределяются внутри и вокруг галактик по космическому пространству. время. Треу и Робертс-Борсани используют три инновационных прибора Уэбба для работы в ближнем инфракрасном диапазоне, чтобы провести детальные измерения далеких галактик в ранней Вселенной.
Эпоха реионизации — период, остающийся малоизученным учеными. До сих пор у исследователей не было чрезвычайно чувствительных инфракрасных приборов, необходимых для наблюдения за существовавшими тогда галактиками. До космической реионизации ранняя Вселенная оставалась лишенной света, потому что ультрафиолетовые фотоны ранних звезд поглощались атомами водорода, насыщавшими пространство.
Ученые считают, что когда-то в течение первого миллиарда лет существования Вселенной излучение, испускаемое первыми галактиками и, возможно, первыми черными дырами, заставляло атомы водорода терять электроны или ионизироваться, предотвращая «прилипание» фотонов к ним и расчищая пути для фотонов. путешествовать по космосу. По мере того, как галактики начинали ионизовать все более и более крупные пузыри, Вселенная становилась прозрачной, и свет распространялся свободно, как это происходит и сегодня, позволяя нам каждую ночь видеть сверкающий купол из звезд и галактик.
Открытие Робертса-Борсани о том, что галактики формировались быстрее и раньше, чем считалось ранее, может подтвердить, что они были виновниками космической реионизации. Исследование также подтверждает расстояния до двух самых далеких галактик, известных с помощью новой техники, которая позволяет астрономам исследовать начало космической реионизации.
