За допомогою телескопа “Джеймс Вебб” астрономи роздивилися стародавню галактику. Виявилося, це не одна, а дві галактики, що зливаються і активно формують нові зірки всього через 510 мільйонів років після Великого вибуху.
Оброблений знімок двох зірок, що формуються, за 1,47 тисячі світлових років від нас, зроблений телескопом “Джеймс Вебб” / © NASA, ESA, CSA
Що далі від нас знаходиться космічний об’єкт, то він більш тьмяний. Хоч ми бачимо яскраві галактики в ранньому Всесвіті, лише через 300-500 мільйонів років після Великого вибуху, технології поки що не дають змоги розглянути їх у деталях. А саме деталі допомагають ученим підтвердити припущення про те, як першим галактикам вдалося настільки швидко наростити масу і сформувати зорі. Можливо, відповідь на це питання допоможе знайти галактика Gz9p3.
Цю галактику помітили кілька років тому в даних спостережень космічного телескопа “Хаббл”. Для нього вона була лише точкою. Телескоп “Джеймс Вебб” потужніший, тому за його допомогою астрономам вдалося роздивитися внутрішню структуру об’єкта. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Галактика Gz9p3, як її назвали автори нової роботи, має червоний зсув z = 9,3, тобто ми бачимо її такою, якою вона була приблизно через 510 мільйонів років після Великого вибуху. Учені звернули на неї увагу через надзвичайну яскравість.
Подальші спостереження підтвердили, що Gz9p3 на 50% яскравіша за звичайні галактики свого періоду. Ба більше, вона виявилася ще й дуже масивною – 1,6 мільярда сонячних мас. Усе це робить її найяскравішою і наймасивнішою галактикою свого періоду, на z = 9. Навіть якщо врахувати кандидатів у галактики, вона все одно залишається однією з наймасивніших із відомих нам у перші 750 мільйонів років після Великого вибуху.
Ще цікавішими є її будова та зорі. За оцінкою авторів дослідження, за рік Gz9p3 формує зірки сумарною масою близько 19 сонячних мас (у діапазоні від 13 до 24 сонячних мас). Для порівняння: швидкість формування нових зірок в Андромеді – 0,4 сонячної маси, а в Чумацькому Шляху – від однієї до двох сонячних мас. Щоправда, у 2023 році астрономи вирахували, що ця швидкість може бути значно вищою, від чотирьох до восьми сонячних мас на рік. Утім, це все одно значно менше, ніж у Gz9p3.
Знімок Gz9p3. На ньому чітко видно два “ядра”, що свідчить про нещодавнє злиття двох об’єктів / © University of Melbourne
Також спостереження виявили, що Gz9p3 – насправді, дві галактики, що зливаються. Наймолодшим зіркам там менше 10 мільйонів років, а “старшому” поколінню – в середньому 120 мільйонів років. З урахуванням віку Всесвіту на той момент, виходить, що формування цих зірок почалося всього через 300 мільйонів років після Великого вибуху.
Наскільки часто в молодому Всесвіті зустрічаються такі продукти злиття? За оцінкою авторів дослідження, ймовірність “зловити” подібний об’єкт становить приблизно 20%, тож Gz9p3 не є чимось унікальним. Проте сумарна маса зірок у ній вища, ніж очікували вчені. І це робить її чудовим кандидатом для подальшого вивчення.
- Положення центру ваги Сонячної системи встановлено з точністю до 100 метрів
- Води на Місяці виявилося більше, ніж думали
- Дані, зібрані сонячним зондом «Паркер», тепер доступні для всіх
Як пояснили вчені, або галактика перебуває в рідкісному для тієї епохи потужному гало темної матерії, або ми щось не розуміємо у формуванні зірок у ранньому Всесвіті. Швидше за все, друге. Тому, вивчивши докладніше Gz9p3, особливо рух і взаємодії всередині неї, ми зможемо більше дізнатися про гало темної матерії, формування зірок і умови в міжзоряному, внутрішньогалактичному і міжгалактичному просторі в той період.
Космічний телескоп “Хаббл” знайшов чимало кандидатів у галактики на червоному зміщенні від восьми до 11, що відповідає 600 і 400 мільйонам років після Великого вибуху. За допомогою “Спітцера” астрономи виявили в них доволі старі зірки, тобто формування зірок почалося у Всесвіті доволі рано.
Із запуском “Джеймса Вебба” не тільки збільшився список відомих нам галактик на z > 10, а й вдалося спектроскопічно вивчити трохи ближчі об’єкти на z = 8. Виявилося, що в ту епоху було вже набагато більше галактик, ніж передбачали моделі. Особливо яскравих галактик. І завдяки об’єктам на кшталт Gz9p3 астрономи можуть вивчити умови їхнього формування.
Цікаві факти про зорі
Зорі — це астрономічні об’єкти, що являють собою масивні сфери з розжареного газу, в серці яких відбуваються термоядерні реакції. Ось п’ять захопливих фактів про зорі:
- Видимість без телескопа: З Землі без допомоги телескопів можна побачити близько 2,000-2,500 зірок в ясну безмісячну ніч. Це лише мала частина від мільярдів зірок, що знаходяться у нашій галактиці, Чумацькому Шляху.
- Різноманітність кольорів: Зорі можуть бути різних кольорів залежно від їх температури. Гарячі зорі синього кольору можуть мати температуру понад 30,000°C, тоді як прохолодніші червоні зорі мають температуру близько 3,000°C.
- Зоряні життєві цикли: Зорі мають життєвий цикл, який починається з молекулярної хмари і може закінчитися як білим карликом, нейтронною зіркою, або чорною дірою, залежно від початкової маси зорі.
- Сонце — звичайна зоря: Наше Сонце є звичайною зорею середнього розміру, яка класифікується як жовтий карлик. Воно має температуру поверхні приблизно 5,500°C і є всього однією з близько 100-400 мільярдів зірок у Чумацькому Шляху.
- Супернові: Коли зоря значно більша за Сонце закінчує своє життя, вона може вибухнути як супернова, випромінюючи на короткий час більше світла, ніж ціла галактика. Вибух супернової відіграє ключову роль у розподілі елементів, тяжчих за залізо, по Всесвіту.