За последние два года, с начала своей научной деятельности, космический телескоп JWST позволил нам заглянуть в так называемый космический рассвет — период первых сотен миллионов лет после Большого взрыва, когда формировались первые галактики. Эти галактики предоставляют важную информацию о том, как изменялась материя в молодой Вселенной.
В рамках проекта JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) с помощью телескопа JWST учёные обнаружили сотни галактик-кандидатов, существовавших в первые 650 миллионов лет после Большого взрыва. В январе 2024 года телескоп наблюдал одну из таких галактик в течение почти десяти часов, подтвердив её ранее обнаруженные характеристики. Спектральный анализ показал, что эта галактика, названная JADES-GS-z14-0, является самой далёкой из когда-либо обнаруженных. Мы видим её такой, какой она была, когда Вселенной было всего 290 миллионов лет.
Галактика JADES-GS-z14-0 не просто побила рекорд по расстоянию. Она оказалась очень яркой, с шириной 1600 световых лет и массой в несколько сотен миллионов солнечных масс. Это вызывает вопросы о том, как галактика могла достичь таких размеров, яркости и звёздной насыщенности менее чем за 300 миллионов лет.
Телескоп JWST, работающий в инфракрасном диапазоне, позволил увидеть первые галактики, чей свет был растянут из-за расширения Вселенной, сместившись в красный спектр. Мера этого смещения называется красным смещением (z). Чем выше красное смещение, тем более удалена галактика, и тем моложе Вселенная, когда этот свет был излучён.
На сегодняшний день галактика с самым высоким красным смещением — JADES-GS-z13-0 с z=13,2, обнаруженная 29 сентября 2022 года. Однако этот рекорд побили JADES-GS-z14-0 и JADES-GS-z14-1. Первая имеет красное смещение 14,32, что было определено с помощью спектрографа NIRSpec. Это смещение было измерено по положению разрыва Лайман-альфа в спектре. Красное смещение JADES-GS-z14-1 составляет 13,9.
Учёных продолжает удивлять, что JADES-GS-z14-0, как и другие первобытные галактики, обнаруженные Webb, очень яркая. Это неожиданно для таких галактик. Кроме того, она расположена так близко к другой галактике, что может быть частью более крупного объекта.
Данные Webb также показали, что цвет галактики не такой голубой, как ожидалось. Это свидетельствует о наличии пыли, что редкость для ранних галактик. Измерения с помощью прибора MIRI показали, что галактика излучает больше света в средней инфракрасной области, чем ожидалось. Это указывает на сильную эмиссию ионизированного газа, в частности водорода и кислорода. Наличие кислорода на столь ранней стадии жизни галактики предполагает, что несколько поколений массивных звёзд уже успели пройти свой жизненный цикл к моменту нашего наблюдения.
Эти данные показывают, что JADES-GS-z14-0 отличается от тех галактик, которые, согласно теоретическим моделям, существовали в ранней Вселенной. Учитывая её яркость, можно предсказать её рост во времени, но пока мы не нашли аналогов среди сотен других галактик на высоких красных смещениях, наблюдаемых в рамках JADES. Однако вероятно, что многие яркие галактики будут обнаружены в ближайшие годы с помощью JWST, возможно, даже в более ранние эпохи, приближаясь к космическому рассвету.
