Величезна давня галактика зовсім не така, як думали астрономи спочатку

Ранній Всесвіт був диким часом. У перші 2 мільярди років після Великого вибуху 13,8 мільярдів років тому відбувалося бурхливе зореутворення, галактики спалахували в темряві, зіштовхувалися і зростали.

Інтерпретація світла, яке пройшло таку далеку відстань у просторі та часі, може бути складною, і ми не завжди робимо це правильно. Насправді, найпотужніший космічний телескоп, який коли-небудь працював, щойно виявив те, що може бути захоплюючим випадком помилкової ідентифікації.

Відкрита у 2013 році як джерело бурхливого зореутворення всього через 880 мільйонів років після Великого вибуху, “галактика” під назвою HFLS3 зовсім не є галактикою. Згідно з аналізом даних космічного телескопа Джеймса Вебба, HFLS3 – це насправді шість галактик, що зазнали епічного гігантського зіткнення на зорі часу.

Дослідження під керівництвом астрофізика Гарета Джонса з Оксфордського університету було прийнято до публікації в журналі Astronomy & Astrophysics і доступне на сервері препринтів arXiv.

HFLS3 спантеличила вчених, коли вони знайшли її в даних космічного телескопа Гершель. Вона знаходилася на самому початку Всесвіту в епоху реіонізації і викачувала зірки з вражаючою швидкістю – близько 3 000 сонячних мас на рік. Для порівняння, Чумацький Шлях виробляє близько 8 сонячних мас зірок на рік, хоча вважалося, що ці два об’єкти мають приблизно однакову масу.

Це було складно пояснити, оскільки вважалося, що галактики не могли вирости настільки великими на такому ранньому етапі розвитку Всесвіту, або мати таку високу швидкість зореутворення.

Але спостереження Гершеля і подальші спостереження Габбла припустили, що відбувається щось більше, з натяками на те, що, можливо, всередині цього далекого світіння було більше однієї галактики.

Оптимізований для зазирання в найглибші ділянки простору-часу з найвищою роздільною здатністю, JWST дозволив астрономам більш детально розглянути HFLS3, ніж ми могли отримати раніше.

У вересні 2022 року інструмент JWST NIRSpec, що працює в ближньому інфрачервоному діапазоні, провів спостереження ділянки неба, на якій можна знайти HFLS3, і Джонс та його команда із захопленням накинулися на ці дані. Обробивши дані і проаналізувавши викривлення світла під час його подорожі Всесвітом, вони зрозуміли, що в ньому є ознаки шести різних галактик.

Нові дані HFLS3 ідентифікують шість різних галактик там, де раніше вважалося, що там була лише одна. (Джонс та ін., Астрономія та астрофізика, 2023)
В об’ємі простору діаметром всього 36 000 світлових років, як вони виявили, HFLS3 складається з трьох пар маленьких галактик, які закружляли в танці, що наближає їх до неминучого зіткнення. Це зіткнення відбулося б через мільярд років після спостереження; це досить короткий проміжок часу для чогось настільки епічного, як галактичне зіткнення.

Вони настільки близькі одна до одної, що їхня гравітаційна взаємодія збовтує їхній зореутворювальний матеріал, викликаючи його спалахування із зореутворенням, що також пояснює надзвичайно високу швидкість, з якою народжуються нові зорі. І це відкриття пропонує захоплюючий знімок того, як галактики взаємодіяли і зростали протягом періоду, відомого як Космічний Світанок.

Дослідники кажуть, що воно вимагає подальшого і ретельнішого вивчення як цього, так і інших джерел.

“У сукупності наші результати вимагають радикального переосмислення поля HFLS3”, – пишуть вони у своїй статті.

“HFLS3, ймовірно, не є екстремальним спалахом зірки, а являє собою одну з найщільніших груп взаємодіючих зореутворюючих галактик протягом першого мільярда років існування Всесвіту. Нещодавні та поточні спостереження з високою роздільною здатністю … допоможуть ще краще охарактеризувати це унікальне поле”.