Международная группа астрономов, в том числе сотрудники Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты обнаружили самый далекий астрономический объект: галактику.

Галактика-кандидат, названная HD1, находится на расстоянии около 13,5 миллиардов световых лет и описана в четверг в Astrophysical Journal. В сопроводительной статье, опубликованной в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества , ученые начали размышлять, что именно представляет собой галактика.

Команда предлагает две идеи: HD1 может формировать звезды с поразительной скоростью и, возможно, даже является домом для звезд населения III, самых первых звезд во Вселенной, которые до сих пор никогда не наблюдались. В качестве альтернативы HD1 может содержать сверхмассивную черную дыру, масса которой примерно в 100 миллионов раз превышает массу нашего Солнца.

«Ответить на вопросы о природе источника, находящегося так далеко, может быть непросто», — говорит Фабио Пакуччи, ведущий автор исследования MNRAS , соавтор статьи об открытии ApJ и астроном из Центра астрофизики. «Это все равно, что угадывать национальную принадлежность корабля по флагу, который он развевает, находясь далеко от берега, когда судно посреди шторма и густого тумана. Возможно, можно увидеть некоторые цвета и формы флага, но не во всей их полноте. … В конечном счете, это долгая игра анализа и исключения неправдоподобных сценариев».

HD1 очень яркий в ультрафиолетовом свете. Чтобы объяснить это, «там происходят какие-то энергетические процессы или, что еще лучше, они происходили несколько миллиардов лет назад», — говорит Пакуччи.

Сначала исследователи предположили, что HD1 — это стандартная галактика со вспышками звездообразования, галактика, которая создает звезды с высокой скоростью. Но подсчитав, сколько звезд производит HD1, они получили «невероятную скорость — HD1 будет формировать более 100 звезд каждый год. Это как минимум в 10 раз больше, чем мы ожидаем для этих галактик ».

Именно тогда команда начала подозревать, что HD1 не может формировать нормальные, обычные звезды.

«Самая первая популяция звезд, сформировавшихся во Вселенной, была массивнее, ярче и горячее, чем современные звезды», — говорит Пакуччи. «Если мы предположим, что звезды, образовавшиеся в HD1, являются первыми, или звездами населения III, тогда его свойства можно было бы объяснить легче. Фактически, звезды населения III способны производить больше УФ-света, чем обычные звезды, что могло бы прояснить экстремальные условия. ультрафиолетовая светимость HD1».

Однако сверхмассивная черная дыра также может объяснить исключительную яркость HD1. Поскольку она поглощает огромное количество газа, область вокруг черной дыры может излучать фотоны высокой энергии.

Если это так, то это будет самая ранняя сверхмассивная черная дыра , известная человечеству, наблюдаемая гораздо ближе по времени к Большому взрыву, чем нынешний рекордсмен.

«HD1 будет представлять собой гигантского ребенка в родильной палате ранней Вселенной», — говорит Ави Леб, астроном из Центра астрофизики и соавтор исследования MNRAS . «Он превышает рекордное красное смещение квазара почти в два раза, что является выдающимся достижением».

HD1 был обнаружен после более чем 1200 часов наблюдений с помощью телескопов Subaru, VISTA, UK Infrared Telescope и космического телескопа Spitzer.

«Было очень тяжело найти HD1 среди более чем 700 000 объектов», — говорит Юити Харикане, астроном из Токийского университета, открывший галактику. «Красный цвет HD1 на удивление хорошо соответствовал ожидаемым характеристикам галактики, удаленной от нас на 13,5 миллиардов световых лет, и когда я нашел его, у меня пошли мурашки по коже».

Затем команда провела последующие наблюдения с использованием Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA), чтобы подтвердить расстояние, которое на 100 миллионов световых лет больше, чем у GN-z11, текущего рекордсмена для самой дальней галактики.

С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба исследовательская группа вскоре снова наблюдает за HD1, чтобы проверить его расстояние от Земли. Если текущие расчеты окажутся верными, HD1 станет самой далекой и самой старой из когда-либо зарегистрированных галактик.

Те же наблюдения позволят команде глубже изучить личность HD1 и подтвердить, верна ли одна из их теорий.

«Черная дыра в HD1 образовалась через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, должно быть, выросла из массивного семени с беспрецедентной скоростью», — говорит Леб. «Еще раз природа кажется более изобретательной, чем мы».