Ученые заглянули в бездну космоса и обнаружили «чудо» — рекордно удаленную от Земли галактику

Вглядываясь в бездну времен, астрономы постоянно расширяют границы известной нам Вселенной, стремясь понять самые ранние этапы ее эволюции. Недавние наблюдения принесли очередную сенсацию, способную перевернуть наши представления о космогенезе. Ученые зафиксировали свет от объекта, который, возможно, является самым удаленным из когда-либо обнаруженных. Это открытие ставит перед космологией и астрофизикой новые, еще более сложные вопросы о скорости формирования галактик и химической эволюции раннего космоса. Какие тайны скрывает этот древний звездный мегаполис и как его существование меняет наше понимание космической истории?

Запуск космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) почти три с половиной года назад ознаменовал новую эру в исследованиях дальнего космоса. Этот мощнейший инфракрасный телескоп позволил астрономам заглянуть в такие уголки Вселенной, которые ранее были недоступны. Одной из главных задач JWST является изучение первых галактик, сформировавшихся всего через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва.

«Чудо» Вселенной

Проект Mirage or Miracle (Мираж или Чудо) нацелен на проверку истинной удаленности этих древних объектов, и именно в рамках этого обзора было сделано поразительное открытие, которое сейчас ожидает экспертной оценки научным сообществом.

Исследователи обнаружили источник света, который они назвали MoM-z14. Этот объект поражает своей яркостью и предполагаемым возрастом. Если первоначальные оценки подтвердятся, то свет от MoM-z14 шел к нам с момента, когда Вселенной было всего около 280 миллионов лет. Это означает, что мы видим эту галактику такой, какой она была, когда космос насчитывал лишь 2% от своего нынешнего возраста. Подобные открытия заставляют пересматривать существующие модели галактической эволюции и звездного нуклеосинтеза.

Свету от MoM-z14 пришлось преодолеть колоссальное расстояние — 13,53 миллиарда световых лет, чтобы достичь детекторов JWST. Однако из-за непрерывного расширения Вселенной, которое описывается законом Хаббла-Леметра, реальное расстояние до этой галактики на сегодняшний день оценивается более чем в 33,8 миллиарда световых лет. Это делает ее одним из самых удаленных объектов, доступных для наблюдения, и ценнейшим источником информации о физических условиях в ранней Вселенной, включая распределение барионной материи и темной энергии.

Удивительно, но подобно предыдущему рекордсмену, галактике JADES-GS-z14-0, также обнаруженной JWST в прошлом году, MoM-z14 уже содержит значительное количество тяжелых химических элементов, таких как кислород, азот и углерод. Это свидетельствует о том, что в галактике уже успело сформироваться и погибнуть как минимум одно поколение звезд — так называемые звезды Популяции III, которые до сих пор не наблюдались напрямую.

Первые звезды

Эти первые звезды, состоявшие преимущественно из водорода и гелия, в процессе своей эволюции и последующих взрывов сверхновых обогатили межзвездную среду тяжелыми элементами, из которых затем формировались последующие поколения звезд и планетных систем. Наличие этих элементов на столь раннем этапе эволюции Вселенной бросает вызов некоторым теориям.

Такое открытие подтверждает, что наши ожидания относительно начальных фаз эволюции галактик могут быть неверными.  Обнаруженные учеными далекие галактики уже демонстрируют признаки зрелости, несмотря на свое существование в очень ранней Вселенной. Процесс их формирования становится еще более сложной загадкой, но все данные указывают на очень быстрое звездообразование и сборку галактических структур. Это может потребовать пересмотра моделей коллапса газовых облаков и влияния темной материи на ранние структуры.

Галактика стала видимой для чувствительных инструментов JWST благодаря своей исключительной яркости, обусловленной массивным всплеском скорости звездообразования (SFR) в течение последних 5 миллионов лет ее наблюдаемой истории. Однако, что удивительно, это не гигантская галактика, и ее излучение не доминируется активностью сверхмассивной черной дыры в ее центре, что часто наблюдается у других ярких далеких объектов, таких как квазары. Это указывает на иной механизм светимости, связанный именно с интенсивным формированием молодых массивных звезд.

Команда исследователей предполагает, что MoM-z14 является карликовой галактикой, сравнимой по размерам с Малым Магеллановым Облаком — спутником нашего Млечного Пути, видимым невооруженным глазом в Южном полушарии. Ее масса оценивается примерно в 100 миллионов солнечных, а размер — около 500 световых лет в поперечнике. Для сравнения, наша Галактика Млечный Путь имеет диаметр более 100 000 световых лет и массу как минимум в 1000 раз больше, не считая темной материи. Изучение таких компактных, но активных ранних галактик критически важно для понимания общей картины космической эволюции.

Это открытие не только расширяет наши знания о пределах наблюдаемой Вселенной, но и предоставляет уникальные данные для проверки космологических моделей и теорий формирования крупномасштабных структур. Исследование MoM-z14 и подобных ей объектов поможет пролить свет на эпоху реионизации, когда ультрафиолетовое излучение первых звезд и галактик ионизировало нейтральный водород, заполнивший Вселенную, сделав ее прозрачной для света.