Космический телескоп Джеймса Уэбба наблюдает зарождение звездного света

Вступительные заметки Космический телескоп Джеймса Уэбба Результаты ранних слияний галактик указывают на то, что звезды формировались быстрее и эффективнее, чем было известно ранее, раскрывая сложные звездные скопления и бросая вызов современным космологическим теориям.

• Галактики и звезды развивались быстрее великий взрыв Чем ожидалось.
• Детальные изображения одной из первых галактик показывают, что рост был намного быстрее, чем мы думали.

Международная исследовательская группа провела беспрецедентно подробные наблюдения за первым в истории слиянием галактик. Они предполагают, что звезды развивались быстрее и эффективнее, чем мы думали.

Они использовали космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), чтобы наблюдать за массивным объектом в том виде, в каком он существовал через 510 миллионов лет после Большого взрыва – около 13 миллиардов лет назад.

«Когда мы проводили эти наблюдения, эта галактика была в 10 раз больше, чем любая другая галактика, обнаруженная в ранней Вселенной», — говорит доктор Кит Бойетт, научный сотрудник ASTRO 3D в области ранних галактик из Мельбурнского университета. Он является ведущим автором статьи, недавно опубликованной в Природная астрономия. В статье участвуют 27 авторов из 19 учреждений Австралии, Таиланда, Италии, США, Японии, Дании и Китая.

Космический телескоп Джеймса Уэбба, запущенный в 2021 году, позволит астрономам увидеть раннюю Вселенную способами, которые ранее были невозможны. Объекты, которые выглядели как отдельные точки света в предыдущих телескопах, например Космический телескоп Хабблраскрывает его сложность.

Космический телескоп Джеймса Уэбба показывает детали массивного слияния галактик, произошедшего 13 миллиардов лет назад. Кредит: Астро 3D

«Удивительно видеть возможности космического телескопа Джеймса Уэбба в предоставлении детального изображения галактик на краю наблюдаемой Вселенной и, таким образом, в возвращении во времени», — говорит профессор Мишель Тринити, руководитель проекта ASTRO 3D First Galaxies и контрактник. руководитель Мельбурнского университета. Профессор Тринити добавляет: «Эта космическая обсерватория меняет наше понимание раннего формирования галактик».

Наблюдения в настоящей статье показывают галактику, состоящую из нескольких скоплений с двумя компонентами в главном скоплении и длинным хвостом, что указывает на продолжающееся слияние двух галактик в одну большую галактику.

«Слияние еще не закончено. Мы можем сказать это по тому факту, что мы все еще можем видеть два объекта. Длинный хвост, вероятно, является результатом того, что какой-то материал отбрасывается в сторону во время процесса слияния. Когда два объекта сливаются, они избавляются от какое-то значение, — говорит доктор Бойетт. — Это говорит нам о том, что происходит слияние, и это самое далекое слияние за всю историю».

Эти и другие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба побуждают астрофизиков пересмотреть свои модели ранних лет существования Вселенной.

«Благодаря Джеймсу Уэббу мы видим в ранней Вселенной больше объектов, чем ожидаем увидеть, и эти объекты также более массивны, чем мы думали», — говорит доктор Бойетт. «Наша космология не обязательно ошибочна, но наше понимание того, как быстро могут формироваться галактики, потому что они больше по размеру, чем мы считали возможным».

Другие древние галактики. Кредит: Астро 3D

Результаты команды доктора Бойетта показывают, что эти галактики могли очень быстро накапливать массу путем слияния.

Но не только размер галактик и скорость их роста удивили доктора Бойетта. В его статье впервые описывается количество звезд, составляющих сливающиеся галактики, еще одна деталь, ставшая возможной благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба.

«Когда мы сравнили наш спектроскопический анализ с полученными изображениями, мы обнаружили две разные вещи. Изображение показало нам, что количество звезд было небольшим, но спектроскопия говорила об очень старых звездах. Но оказывается, что оба верны», говорит Бойетт. Потому что у нас не одна группа звезд, а две».

«Старые жители находились там уже долгое время, и мы думаем, что происходит то, что слияние галактик порождает новые звезды, и это то, что мы видим на изображениях – новые звезды поверх старых жителей».

Большинство исследований этих далеких объектов показывают очень молодые звезды, но это связано с тем, что более молодые звезды ярче, и поэтому их свет доминирует в данных изображений. Однако космический телескоп Джеймса Уэбба позволяет проводить настолько подробные наблюдения, что эти две группы можно различить.

«Дело в том, что спектроскопия настолько детальна, что мы можем видеть тонкие особенности древних звезд, которые на самом деле говорят нам о том, что там есть нечто большее, чем мы думаем», — говорит доктор Бойетт.

«Это не совсем удивительно, поскольку мы знаем, что на протяжении всей истории Вселенной по разным причинам бывают пики нового звездообразования, и это приводит к множественному населению.

«Но мы впервые видим их на таком расстоянии».

Данная статья имеет большое значение для текущего моделирования.

«Наше моделирование могло создать объект, похожий на тот, который мы наблюдали, примерно того же возраста, что и Вселенная, и примерно с той же массой. Однако это крайне редко. Очень редко, во всей модели есть только один из них». Шанс наблюдения «Наши наблюдения показывают, что нам либо очень повезло, либо наши симуляции ошибочны, и подобные вещи встречаются чаще, чем мы думаем».

«Мы думаем, что нам не хватает того, что звезды формировались более эффективно, и, возможно, это то, что нам нужно изменить в наших моделях».

Ссылка: «Массивная взаимодействующая галактика через 510 миллионов лет после Большого взрыва» Кристан Бойетт, Мишель Тринти, Ниша Литокавалит, Антонелло Калабро, Бенджамин Мета, Гвидо Робертс Борсани, Никколо Далмасо, Лилан Янг, Паола Сантини, Трио Томмазо, Такер Джонс. Алайна Генри, Шарлотта А. Мейсон, Такахиро Моришита, Темия Нанаяккара, Намрата Рой, Чен Ван, Адриано Фонтана, Эмилиано Мерлин, Марко Кастеллано, Диего Пэрис, Маруша Брадак, Мэтт Малкан, Данило Маркезини, Сара Массия, Карл Глезбрук, Лаура Пинтеричи. , Эрос Ванцелла и Бенедетта Вулкани, 7 марта 2024 г., Природная астрономия.
дои: 10.1038/s41550-024-02218-7