Космическим телескопом Джеймса Уэбба обнаружена самая дальняя из известных галактик-кандидатов
Менее чем через неделю после того, как космический телескоп Джеймса Уэбба был готов к работе, в препринтах появились первые сообщения об открытиях галактик на рекордных расстояниях и, следовательно, в рекордно короткие сроки. Еще более примечательно то, что эти галактики кажутся настолько массивными, что бросают вызов нашему пониманию того, как формируется структура во Вселенной. Сейчас два первых из этих отчетов прошли обязательное рецензирование и были приняты к публикации в научном журнале The Astrophysical Journal Letters, что подтверждает надежность результата. Однако астрономы все еще ждут убедительных доказательств — спектроскопии.
Две области скопления галактик Abell 2744, гравитация которых усиливает свет от очень далеких фоновых галактик. Цвета состоят из нескольких инфракрасных изображений, а большие поля имеют ширину 2 угловых минуты, что соответствует 1/16 ширины полной луны. На увеличенном изображении показаны галактики GLASS-z10 и GLASS-z12, причем последняя является кандидатом на звание самой далекой из когда-либо обнаруженных галактик. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Томмазо Треу (UCLA), Золт Г. Левай (STScI).
Всего через пять дней после того, как в июле космический телескоп Джеймса Уэбба начал свои научные наблюдения, появились первые сообщения о галактиках -рекордсменах. Пока не в научных журналах, а на сервере препринтов arXiv.org, куда исследователи, стремящиеся опубликовать свои результаты, обычно загружают свои рукописи одновременно с отправкой их в журналы.
Хотя статьи еще не прошли процесс рецензирования, столь важный для науки, они, естественно, привлекли внимание средств массовой информации.
Наблюдения бросают вызов теориям
Причина заключалась не только в том, что исследуемая Вселенная теперь увеличилась в размерах. Что еще более интригует, так это то, что галактики, по-видимому, содержат гораздо больше звезд, чем мы думали. Действительно, сами основы нашего понимания того, как массивные структуры выстраиваются с течением времени, подвергаются сомнению; «космологическая стандартная модель».
«С теоретической точки зрения наблюдаемые массы весьма загадочны», — объясняет Шарлотта Мейсон, доцент Центра космического рассвета (DAWN) в Копенгагене. «Мы ожидали бы, что нам придется исследовать гораздо больший объем пространства, прежде чем мы найдем такие большие галактики. У средней галактики просто не должно было быть времени, чтобы накопить столько массы за короткое время между Большим взрывом и время, в которое мы их видим».
Мейсон является соавтором одной из первых двух статей, принятых к публикации. Эта работа под руководством Марко Кастеллано из INAF Osservatorio Astronomico di Roma сообщает об обнаружении нескольких рекордно удаленных галактик.
Отчет появился в препринте одновременно с другой статьей под руководством Рохана Найду из Массачусетского технологического института, в которой анализировалось то же поле на небе и было обнаружено несколько одинаковых галактик.
Кандидат в самую далекую из когда-либо наблюдаемых галактик — названный GLASS-z12 — проходит через два разных инфракрасных фильтра, которые пропускают свет на 1,5 и 2,0 микрометра соответственно. Белые полосы отмечают положение галактики, а более темные цвета представляют больше света. Поскольку короткие волны галактики поглощаются окружающим газом, она практически невидима в фильтре 1,5 мкм. Это позволило астрономам оценить расстояние до нее. Кредит: . Найду, П. Оеш и др.
Довольно надежный результат
Как подробно описано в недавнем пресс-релизе Центра Космического Рассвета, метод, используемый для определения расстояний, является быстрым, но несколько ненадежным методом, который, как известно, иногда путает более близкие галактики (или даже местные звезды) с очень далекими. Чтобы подтвердить расстояние, каждую галактику необходимо проследить с помощью более трудоемкой спектроскопии, где измеряется точная длина волны каждого фотона.
Несмотря на отсутствие спектроскопии, расстояния до двух галактик, названных GLASS-z10 и GLASS-z12, кажутся довольно однозначными. И тот факт, что две разные команды, используя два разных анализа одних и тех же данных, нашли одинаковое расстояние, обнадеживает.
Более того, анализ, проведенный группой Найду, был точно таким же образом использован для чуть менее удаленной галактики, также наблюдаемой с помощью Джеймса Уэбба, что недавно было подтверждено спектроскопически третьей группой под руководством Хейли Уильямс из Миннесотского института астрофизики.
Габриэль Браммер, доцент DAWN, участвовал в исследованиях как команды Найду, так и команды Уильямса. Он также является разработчиком программного обеспечения, используемого для анализа данных. Как это принято в астрономии, программное обеспечение Браммера общедоступно и является популярным инструментом среди других астрономов.
«Мы использовали то же программное обеспечение и анализ для другой галактики, которая находится почти так же далеко, как GLASS-z10. Я был очень рад увидеть, что наш результат подтвержден спектроскопически. Это демонстрирует возможности анализа и дает нам уверенность в том, что полученный результат скорее надежный», — говорит Браммер.
Ранняя эволюция галактик
Хотя большие массы галактик трудно согласовать с нашим нынешним пониманием формирования структуры, это не обязательно означает, что нам нужно будет пересмотреть стандартную модель Вселенной. Несколько менее драматичных, но тем не менее интересных объяснений также находятся в стадии разработки:
«Мы очень мало знаем о физических условиях ранней Вселенной», — говорит Паскаль Эш, второй автор статьи Найду и доцент DAWN. «На протяжении большей части истории Вселенной галактики удивительно неэффективно формировали звезды. Возможно, какой-то еще неизвестный механизм позволял ранним галактикам формировать звезды быстрее или формировать более яркие звезды».
С грядущей спектроскопией, а также наблюдениями ближайшего будущего, исследующими большие объемы космоса, истинная природа этих и подобных загадочных галактик скоро будет раскрыта.
