«Джеймс Уэбб» обнаружил одну из самых древних и примитивных галактик во Вселенной
Международная группа астрономов с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружила одну из самых химически примитивных галактик из когда-либо наблюдавшихся. Объект получил обозначение LAP1-B и существовал всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва — в эпоху, когда во Вселенной только начинали зажигаться первые поколения звёзд.
Галактика находится примерно в 13 миллиардах световых лет от Земли и настолько тусклая, что даже возможностей JWST оказалось бы недостаточно для её прямого наблюдения. Учёным помог редкий космический эффект — гравитационное линзирование.
Между Землёй и LAP1-B расположен массивный кластер галактик MACS J046, чья гравитация искривляет пространство-время и усиливает свет далёкого объекта примерно в 100 раз. Именно эта естественная «линза» позволила астрономам увидеть галактику ранней Вселенной.
Даже после такого усиления LAP1-B оказалась чрезвычайно тусклой. Исследователи не смогли зарегистрировать собственное звёздное свечение галактики. Согласно расчётам команды, суммарная масса её звёзд составляет не более 3300 солнечных масс. Для сравнения: масса звёзд во Млечном Пути оценивается примерно в 100 миллиардов солнечных масс.
Источник: NASAОсновную информацию учёные получили не от звёзд, а от светящегося газа внутри галактики. С помощью спектрографа JWST команда проанализировала химический состав этого газа и обнаружила крайне низкое содержание тяжёлых элементов. Соотношение кислорода к водороду в LAP1-B оказалось всего 0,4% от солнечного уровня — это один из самых низких показателей среди известных галактик.
При этом спектр выявил необычно высокое содержание углерода и признаки крайне жёсткого ультрафиолетового излучения. Астрономы обнаружили линии трёхкратно ионизированного углерода — состояния, для которого требуется чрезвычайно мощное излучение, невозможное для большинства современных звёзд.
По мнению авторов работы, такие условия могли создать только звёзды популяции III — самое первое поколение звёзд во Вселенной. Эти объекты формировались 200–400 млн лет назад практически исключительно из водорода и гелия, ещё не содержащих тяжёлых элементов. Считается, что такие звёзды были чрезвычайно массивными, горячими и жили очень недолго, завершая существование мощными сверхновыми.
Химический состав LAP1-B, особенно избыток углерода при дефиците кислорода, может быть прямым следом вспышек этих древнейших звёзд. Учёные предполагают, что при коллапсе звезды большая часть тяжёлых элементов падала обратно, в формирующуюся чёрную дыру, тогда как более лёгкие углеродные оболочки выбрасывались наружу.
Исследование также показало, что галактика почти полностью состоит из тёмной материи. Скорость движения газа внутри LAP1-B достигает примерно 58 километров в секунду — слишком много для столь маломассивной системы. Расчёты показали, что общая масса галактики составляет около 10 миллионов солнечных масс, тогда как видимое вещество объясняет лишь малую часть этой массы. По мнению исследователей, именно массивное гало тёмной материи позволило древней галактике удержать первичный газ и запустить формирование первых звёзд.
Астрономы считают LAP1-B своеобразным «недостающим звеном космической эволюции». Объект напоминает ультратусклые карликовые галактики, которые сегодня вращаются вокруг Млечного Пути и считаются древними реликтами эпохи первых звёзд.
Учёные полагают, что такие системы практически прекратили звездообразование во время эпохи реионизации — периода, когда ультрафиолетовое излучение первых галактик нагрело межгалактический газ и лишило маленькие галактики возможности формировать новые звёзды.
Теперь, имея данные наблюдений и характерные признаки, исследователи планируют искать новые галактики с экстремально низким содержанием тяжёлых элементов, чтобы лучше понять устройство ранней Вселенной и рождение первых звёздных систем.
© iXBT
