Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) виявив крихітну галактику в ранньому Всесвіті, яка швидко зростає, утворюючи зірки з величезною швидкістю, відкриваючи більше про прабатьків таких галактик, як наша.
Галактику, яка називається RX J2129-z95, видно з червоним зміщенням 9,51. Це число, яке вказує на ступінь розтягнення світла галактики внаслідок розширення Всесвіту, означає, що ми бачимо його таким, яким він існував лише через 510 мільйонів років після Великого вибуху.
Через велику віддаленість RX J2129-z95 надзвичайно слабкий. Однак його світло було підсилене ефектом гравітаційної лінзи масивного скупчення галактик на передньому плані під назвою RX J2129.6+0005, яке розташоване на відстані приблизно 2,5 мільярдів світлових років від Землі вздовж тієї ж лінії зору. Гравітація скупчення сонячної маси в 150 трильйонів посилила світло RX J2129-z95, а також розділила його на три зображення.
Червоне зміщення галактики було підтверджено інструментом JWST NIRSpec (спектрометр ближнього інфрачервоного діапазону), який також виявив сильне випромінювання від хмар водню та кисню в RX J2129-z95. Ці лінії випромінювання в спектрі галактики виявили деякі надзвичайні властивості RX J2129-z95.
Наприклад, RX J2129-z95 має лише 105,6 світлових років у поперечнику, що мало порівняно з діаметром 100 000 світлових років нашої галактики Чумацький Шлях або навіть сучасних карликових галактик, розмір яких становить кілька тисяч світлових років. Проте, незважаючи на те, що RX J2129-z95 має об’єм у тисячу разів менший за Чумацький Шлях, швидкість утворення зірок у RX J2129-z95 така ж, як і в нашій галактиці, тобто набагато інтенсивніша.
JWST виявив, що такі високі темпи утворення зірок є досить типовою рисою галактик у ранньому Всесвіті, але RX J2129-z95 є екстремальним навіть щодо галактик із високим червоним зміщенням.
«Швидкість утворення зірок подібна до інших галактик із високим червоним зсувом, підтверджених за допомогою NIRSPec, але радіус галактики принаймні втричі менший, ніж у інших галактик», — сказала Гейлі Вільямс, докторантка Університету Міннесоти, яка керувала дослідження. «Це означає, що тонна зореутворення упакована в дуже крихітний об’єм».
Той факт, що всі ці ранні галактики малі, незважаючи на їхню високу світність, свідчить на користь популярної моделі ієрархічного утворення галактик, яка передбачає, що спочатку утворилися малі галактики, а потім злилися та розрослися у більші галактики, такі як Чумацький Шлях.
Команда Вільямса також не знайшла доказів активної надмасивної чорної діри в центрі RX J2129-z95. Це може бути важливо, оскільки RX J2129-z95 існує ближче до кінця «космічних темних віків», коли радіація іонізувала більшу частину величезного океану нейтрального водню, який наповнював Всесвіт. Одне з найбільших питань космології полягало в тому, що призвело до кінця темних віків — чи це було випромінювання від жадібно зростаючих чорних дір чи від масивних спалахів зореутворення? Якщо RX J2129-z95 є типовим, то відсутність очевидної чорної діри може вказувати на те, що випромінювання від великої кількості гарячих молодих зірок є головною рушійною силою припинення темних віків.
Наразі кількість іонізуючого випромінювання, яке виробляє RX J2129-z95, кількісно не визначено. Проте, «якщо існує значна популяція подібних галактик, то, можливо, вони відіграють ключову роль у бюджеті іонізуючих фотонів», — сказав Вільямс.
Потрібні додаткові спостереження за галактиками при подібних червоних зсувах, але з невеликою кількістю яскравих галактик із дуже високим червоним зміщенням, які вже підтверджені JWST, і ще багато таких знахідок, ймовірно, послідують, астрономи незабаром матимуть велику вибірку для одержання.
До того часу “важко робити висновки про ці речі з таким малим розміром вибірки”, – сказав Вільямс.
Наукові висновки були опубліковані в журналі Science.
