Эта галактика-призрак поразила ученых — никто не знает, что заставило ее «замолчать»
В глубинах ранней Вселенной, там, где свет только начинал свой долгий путь сквозь расширяющееся пространство, астрономы обнаружили объект, бросающий вызов существующим моделям эволюции галактик. Этот объект получил обозначение JADES-GS8-RL-1. Он демонстрирует набор характеристик, которые заставляют ученых пересматривать свои представления о том, как формировались и «умирали» первые звездные системы. Что же такого необычного в этой далекой галактике, и какие тайны она хранит?
Призрачный гигант
Галактика JADES-GS8-RL-1, расположенная на ошеломляющем расстоянии, соответствующем красному смещению z=8.5 (то есть мы видим ее такой, какой она была, когда Вселенной было всего около 600 миллионов лет), оказалась не просто очередной точкой на звездном небе.
Данные, полученные с помощью спектрографа NIRSpec и камеры NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), выявили ее уникальную природу. Она обладает звездной массой примерно 108.9 масс Солнца — немало для столь ранней эпохи.
Главная загадка JADES-GS8-RL-1 кроется в сочетании, казалось бы, противоречивых свойств. С одной стороны, у нее чрезвычайно крутой ультрафиолетовый (УФ) наклон спектра (βUV=−2.8±0.2). Такой синий цвет обычно указывает на молодое звездное население, почти полное отсутствие пыли и, возможно, высокую долю утечки ионизирующих фотонов.
С другой стороны, в спектре галактики наблюдается так называемый Бальмеровский скачок — особенность, характерная для более старых звездных популяций, уже прекративших активное звездообразование. И в довершение ко всему, у нее практически отсутствуют сильные эмиссионные линии, которые являются типичными индикаторами бурного звездообразования.
Это сочетание поставило астрономов в тупик. Галактика выглядит так, будто она пережила короткую, но интенсивную вспышку звездообразования, которая затем очень быстро прекратилась. Ученые назвали этот феномен zapped then napped — «вспыхнула и уснула».
Короткая жизнь галактики
Анализ истории звездообразования JADES-GS8-RL-1 показывает, что все ее звезды, вероятно, сформировались в течение короткого периода, около 70 миллионов лет, а процесс «затухания» занял всего примерно 30 миллионов лет. Такое быстрое прекращение звездообразования делает ее более далеким примером так называемых «мини-потухших» галактик, которые ранее наблюдались на меньших красных смещениях.
Чрезвычайно синий УФ-наклон (βUV) предполагает, что галактика имеет незначительное поглощение пылью и, что особенно интересно, высокую долю утечки ионизирующих фотонов (fesc), оцениваемую более чем в 10%. Это означает, что значительная часть жесткого УФ-излучения от молодых звезд покидает галактику, не будучи поглощенной окружающим газом. Такие «протекающие» галактики считаются ключевыми игроками в процессе реионизации Вселенной — периода, когда нейтральный межгалактический газ был вновь ионизирован светом первых звезд и галактик.
Существующие модели звездных популяций с трудом могут одновременно воспроизвести и такой крутой УФ-наклон, и такой выраженный Бальмеровский скачок. Это указывает либо на необходимость усовершенствования моделей, либо на сложную, возможно, многокомпонентную структуру самой галактики, где разные области имеют разную историю звездообразования.
JADES-GS8-RL-1 также соответствует критериям так называемой «модели без ослабления» (attenuation-free model), которая предполагает, что в очень ранних галактиках оттоки газа из-за радиации могли приводить к быстрому затуханию, голубому цвету и высокой утечке вещества.
Открытие JADES-GS8-RL-1 ставит перед астрономами новые интригующие вопросы о механизмах формирования и эволюции самых первых галактик, их вкладе в реионизацию Вселенной и разнообразии путей их развития. Дальнейшие наблюдения с помощью телескопа Джеймса Уэбба, нацеленные на поиск подобных объектов и более детальное изучение их свойств, помогут пролить свет на эти загадки раннего космоса.
