Вчені побачили, як народжуються перші галактики у Всесвіті

Вчені щойно визначили процеси формування деяких з найдавніших галактик Всесвіту в бурхливу епоху Космічного Світанку.

Спостереження JWST за раннім Всесвітом приблизно 13,3-13,4 мільярдів років тому – всього за кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху – виявили промовисті ознаки того, що газові резервуари активно просочуються в три галактики, які щойно сформувалися і зростають.

“Можна сказати, що це перші “прямі” зображення формування галактик, які ми коли-небудь бачили”, – каже астрофізик Каспер Ельм Хайнц з Інституту Нільса Бора в Данії, який очолював дослідження.

“Якщо раніше космічний телескоп Джеймса Вебба показував нам ранні галактики на пізніх стадіях еволюції, то тут ми спостерігаємо їхнє народження, а отже, і формування перших зоряних систем у Всесвіті”.

Відомий як Космічний світанок, перший мільярд років після Великого вибуху оповитий двома речами: таємницею і туманом нейтрального водню, який пронизував Всесвіт і заважав світлу вільно поширюватися. Перше, насправді, є природним і прямим наслідком другого, оскільки світло – це інструмент, який ми використовуємо для розуміння Всесвіту.

JWST був спроектований частково як спроба проникнути крізь цей туман, оскільки інфрачервоні хвилі, в яких він бачить космос, проникають легше і поширюються далі, ніж інші довжини хвиль. Ми хочемо знати, як все виникло – як з гарячого первісного плазмового супу з’явилися перші зірки і галактики, туман розсіявся під світлом ранніх об’єктів, і Всесвіт зробив свої перші кроки до того, чим він є сьогодні.

Отже, Хайнц та його міжнародна команда використали потужне інфрачервоне око JWST, щоб зазирнути у бік Космічного Світанку, де вони виявили сигнал, що простежувався до трьох галактик. Зокрема, сигнал виходив від нейтрального водню, що їх оточував, оскільки газ поглинав і випромінював світло галактик.

Дослідники виявили, що ці галактики існували приблизно від 400 до 600 мільйонів років після Великого вибуху, який стався близько 13,8 мільярда років тому. Це робить ці три галактики одними з найбільш ранніх виявлених.

Враження художника про формування галактик у ранньому Всесвіті. (NASA, ESA, CSA, Джозеф Олмстед/STScI)

“Ці галактики схожі на блискучі острівці в морі нейтрального, непрозорого газу”, – каже Хайнц.

Більше того, дослідники змогли відрізнити газові резервуари навколо галактик від міжгалактичного нейтрального газу. Ці резервуари виявилися досить великими, покриваючи значну частину кожної галактики, що свідчить про те, що вони активно формувалися в галактичний матеріал. А той факт, що цього газу було так багато, також свідчить про те, що на момент спостережень галактики ще не сформували більшість своїх зірок.

“Протягом кількох сотень мільйонів років після Великого вибуху утворилися перші зірки, перш ніж зірки і газ почали об’єднуватися в галактики, – говорить космолог і астрофізик Дарач Вотсон з Інституту Нільса Бора. “Це той процес, початок якого ми бачимо в наших спостереженнях”.

У нас все ще є багато запитань щодо Космічного Світанку. Ми ледве подряпали поверхню, і там все ще ховається багато таємниць, загорнутих у нейтральний водень, багато з яких ще належить розкрити. Але три галактики, відкриті Хайнцем і його командою, – це крок вперед. Тепер, коли ми знаємо, що галактики існують, ми можемо придивитися до них ближче, щоб краще зрозуміти процес формування галактик.

“Одне з найфундаментальніших питань, яке ми, люди, завжди ставили: “Звідки ми походимо?”, – каже астроном Габріель Браммер з Інституту Нільса Бора.

“Тут ми збираємо воєдино шматочки відповіді, проливаючи світло на момент, коли були створені деякі з перших структур Всесвіту. Це процес, який ми будемо досліджувати далі, доки, сподіваємось, не зможемо скласти ще більше шматочків головоломки”.