Коли на початку цього року група фотонів врізалася в майже бездоганні дзеркала космічного телескопа Джеймса Вебба, вони подорожували порожнечею 13.4 мільярда років. Світло випромінювалося з далеких галактик у той час, коли народження всього, що ми знаємо й бачимо, у космічному сенсі ще було недавньою історією. Древні насправді не віддають належного значення.
Перші глибокі знімки Вебба — інфрачервоні записи мізерних клаптиків неба, заповнених галактиками —викликало суперечку серед астрономів щоб знайти найдавніші галактики в полі зору. Космічний телескоп Хаббла встановив існуючий рекорд із спостереженнями за галактикою, коли Всесвіту було лише 400 мільйонів років. Більші дзеркала Вебба та здатність бачити в інфрачервоних частинах спектру були розроблені, щоб працювати краще.
У п’ятницю телескоп довів свою силу, коли команда вчених, спільно відома як JADES, співпраця між розробниками двох інструментів Вебба, NIRcam і NIRspec, оголосила, що вони підтвердили спостереження найстаріших галактик.
«Ми вперше виявили галактики лише через 350 мільйонів років після Великого вибуху, і ми можемо бути абсолютно впевнені в їхній фантастичній відстані», сказав Брант Робертсон з Каліфорнійського університету Санта-Крус, член наукової групи NIRCam і співавтор нещодавньої статті про цю роботу.
Астрономи вперше почали складати список кандидатів, аналізуючи дані приладу Webb NIRcam, надзвичайно чутливої інфрачервоної камери. Майже відразу після того, як перші зображення Вебба стали публічними, історії про надзвичайно давні галактики потрапили в мережу.
Але в той час як спостереження NIRcam виявили багату популяцію цілей, гідних ближчого вивчення, офіційне підтвердження вимагало детального спектроскопічного аналізу.
«Дуже можливо, що ближчі галактики маскуються під дуже далекі галактики», — сказала астроном і співавтор Емма Кертіс-Лейк з Університету Хартфордширу у Великобританії.
Завдяки NIRspec, у двох останніх дослідженнях (тут та тут), команди змогли провести спектроскопічний аналіз — золотий стандарт для підтвердження відстані та віку цих неймовірно слабких ранніх галактик — для ряду кандидатів. Хоча жодне дослідження ще не було рецензовано, результати, ймовірно, побили рекорд Хаббла.
Смужка неба, яка спостерігається, приблизно з розміром ока королеви на монеті фунта, яку тримають на відстані витягнутої руки, Ренске Сміт з Ліверпульського університету Джона Мурса сказав BBC. У цьому оці майже 100,000 XNUMX галактик, кожна з яких була зафіксована в один момент мільярди років тому.
Щоб виміряти вік галактики біля початку Всесвіту, вчені вимірюють її «червоне зміщення». Коли світло подорожує, розширення Всесвіту розтягує його довжину хвилі, втягуючи його в більш червоні частини спектру. Частину найдавнішого світла було розтягнуто за межі видимого спектру в інфрачервоне — спеціалізація Вебба.
Найдавніші галактики не тільки видно в інфрачервоному діапазоні, але їхній спектр також обривається в певній точці через розсіювання міжгалактичного водню. Слабкі інфрачервоні галактики, які демонструють це відсікання, яке рухається з більшим червоним зміщенням, заповнили групу кандидатів. Потім команда присвятила 28 годин спостереження за 250 з них за допомогою NIRspec. Цей детальний спектроскопічний аналіз включав конкретні атомні сигнатури та фіксував червоне зміщення.
Чотири галактики виявилися надзвичайно старими, з червоним зміщенням понад 10. Дві показали червоне зміщення на 13, з того часу, коли Всесвіту було лише 330 мільйонів років. Команда стверджує, що ці галактики невеликі, всього в сто мільйонів сонячних мас, і складаються з молодих зірок віком менше ста мільйонів років. Для порівняння, вважається, що Чумацький Шлях має щонайменше 100 мільярдів зірок, а сонцю приблизно 4.6 мільярда років. Незважаючи на свій мініатюрний розмір, команда каже, що ці ранні галактики створювали зірки з неймовірною швидкістю, у 10 разів швидше, ніж галактики такого ж розміру, ближчі до наших днів.
Зараз ці галактики, здається, тримають рекорд найдавніших галактик, підтверджених спектроскопічно, але це звання може тривати недовго. Хоча все ще чекають підтвердження, вчені підрахували, що деякі галактики, які вже зафіксував Вебб, навіть старші, і Вебб був розроблений, щоб бачити світло з епох ще через 100 мільйонів років після Великого вибуху.
Вивчаючи найдавніші зірки та галактики, вчені сподіваюся дізнатися більше про утворення галактик і визначити період в еволюції Всесвіту, відомий як реіонізація, коли сильне світло перших зірок іонізувало навколишній газ, відриваючи електрони від водню та гелію. Оскільки зірки в цих чотирьох галактиках, можливо, почали формуватися 100 мільйонів років тому, це перше покоління зірок може датуватися приблизно 230 мільйонами років після Великого вибуху.
«Завдяки цим вимірюванням ми можемо знати власну яскравість галактик і визначити, скільки в них зірок», — сказав Робертсон. «Тепер ми можемо почати по-справжньому розбирати, як галактики складаються з часом».
Зображення Фото: NASA, ESA, CSA та STScI
