JWST виявив найдавніші галактики, і вони виглядають не так, як ми очікували

Одна з головних наукових цілей космічного телескопа Джеймса Вебба – спостерігати за епохою, коли, як ми вважаємо, були створені перші галактики, щоб зрозуміти деталі їхнього формування, еволюції та складу.

З кожним глибоким поглядом у минуле телескоп, здається, б’є свій власний рекорд найвіддаленішої галактики, яку коли-небудь бачили. Зараз починають з’являтися наукові статті, оскільки астрономи нарешті починають збирати достатньо даних з JWST, щоб побудувати більш глибоке розуміння раннього Всесвіту.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Astronomy, команда дослідників з Данії вважає, що вони спостерігали деякі з найперших, найдавніших галактик за допомогою JWST.

Ці галактики настільки старі, що, ймовірно, все ще перебувають у процесі формування.

Відношення між галактиками

Одним з відомих стандартів є те, що співвідношення між галактиками та їхніми важкими елементами залишається постійним у локальному Всесвіті протягом останніх 12 мільярдів років історії, або приблизно 5/6 віку Всесвіту.

Але завдяки JWST астрономи тепер бачать, що наймолодші галактики виглядають інакше.

Вони не мають такого ж співвідношення зірок і важких елементів, тому що вони ще не пройшли через цикли зореутворення і загибелі зірок, збагачуючи газові хмари металами, тобто елементами, важчими за водень і гелій.

На цьому графіку зображено спостережувані галактики на “діаграмі елемент-зоряна маса”: Чим правіше розташована галактика, тим вона масивніша, а чим вище, тим більше важких елементів вона містить. Сірі піктограми представляють галактики сучасного Всесвіту, а червоні – нові спостереження ранніх галактик. Очевидно, що вони містять набагато менше важких елементів, ніж пізніші галактики, але приблизно збігаються з теоретичними прогнозами, позначеними синьою смугою (Каспер Ельм Хайнц, Пітер Лорсен).

Для цього дослідження астрономи розглянули 16 галактик, деякі з найбільш ранніх галактик, які коли-небудь спостерігалися. Їхні спостереження показали, що хімічна насиченість цих галактик становить одну четверту частину від тієї, що спостерігається в галактиках, які утворилися пізніше.

У своїй статті астрономи пишуть, що “ці результати свідчать про те, що галактики в цей час все ще тісно пов’язані з міжгалактичним середовищем і піддаються безперервному потраплянню первинного газу, який ефективно розбавляє їхній вміст металів”.

Коли гравітація зібрала разом перші згустки газу, утворилися перші зірки і галактики.

“Коли ми проаналізували світло 16 з цих перших галактик, ми побачили, що в них було значно менше важких елементів, порівняно з тим, що можна було б очікувати від їхньої зоряної маси і кількості нових зірок, які вони утворили”, – сказав Каспер Ельм Хайнц, керівник дослідження і доцент Центру космічного світанку в Інституті Нільса Бора і DTU Space в Копенгагені, Данія, в прес-релізі.

Ці результати, за словами астрономів, різко контрастують з нинішньою моделлю, згідно з якою галактики еволюціонують у формі рівноваги протягом більшої частини історії Всесвіту, де існує взаємозв’язок між тим, скільки зірок утворилося, і тим, скільки важких елементів утворилося.

Ілюстрація формування галактики: Дифузний газ з міжгалактичного простору стягується до центру, викликаючи утворення зірок і стаючи частиною обертового диска галактики. Коли зорі вмирають, вони повертають свій газ до галактики (і міжгалактичного простору), тепер збагачений важкими елементами. (Tumlinson et al., 2017).

Не зовсім дивовижно

Дослідники кажуть, що цей результат не є несподіваним. Теоретичні моделі формування галактик передбачали саме це. І ось тепер це спостерігається.

“Результат дає нам перше уявлення про ранні стадії формування галактик, які, як виявляється, більш тісно пов’язані з газом між галактиками, ніж ми думали”, – сказав Елм Хайнц (Elm Heintz).

“Це одне з перших спостережень Джеймса Вебба на цю тему, тому ми все ще чекаємо, що нам можуть розповісти більш масштабні і всеосяжні спостереження, які зараз проводяться”.

Дослідники кажуть, що немає сумнівів у тому, що JWST надасть більше даних, і незабаром вони повинні мати набагато чіткіше розуміння того, як галактики і перші структури почали своє формування протягом першого мільярда років після Великого вибуху.

Читай оригінал статті..