«За пределами возможного»: космический телескоп Уэбб обнаружил загадочные древние галактики

Наше понимание того, как формируются галактики и природа темной материи, может быть полностью перевернуто новыми наблюдениями еще более крупных звездных скоплений галактик. Млечный Путь Произошло более 11 миллиардов лет назад, чего не должно было существовать.

Статья опубликована в природа Подробные результаты с использованием новых данных космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Результаты показывают, что массивная галактика в ранней Вселенной, наблюдавшаяся 11,5 миллиардов лет назад (космологическое красное смещение 3,2), имеет очень древнюю популяцию звезд, образовавшуюся гораздо раньше — 1,5 миллиарда лет назад (красное смещение около 11). Это наблюдение переворачивает нынешнее моделирование с ног на голову, поскольку темной материи не накапливается в достаточных концентрациях для формирования.

Профессор Технологического университета Суинберна Карл Глейзбрук возглавил исследование и международную команду, которая использовала космический телескоп Джеймса Уэбба для спектроскопических наблюдений этой массивной и спокойной галактики.

«Мы преследовали эту конкретную галактику в течение семи лет и часами наблюдали за ней с помощью двух крупнейших телескопов на Земле, чтобы узнать ее возраст. Но она была настолько красной и такой слабой, что мы не могли ее измерить. В конце концов, нам пришлось покинуть Землю и использовать космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы подтвердить его природу».

Космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба является преемником космического телескопа Хаббла, самой мощной инфракрасной научной обсерватории, когда-либо отправлявшейся в космос. С орбиты, находящейся примерно в миллионе миль от Земли, Уэбб изучает некоторые из самых удаленных объектов во Вселенной. Кредит: НАСА

Формирование галактик — это фундаментальная модель, поддерживаемая современной астрофизикой, которая предсказывает сильное сокращение числа массивных галактик в ранние космические эпохи. Чрезвычайно массивные покоящиеся галактики наблюдались один-два миллиарда лет назад. великий взрыв Это бросает вызов предыдущим теоретическим моделям.

Выдающийся профессор Глейзбрук работал с ведущими исследователями по всему миру, в том числе с доктором Темией Нанаяккарой, доктором Лалитвади Кавинваничакиджем, доктором Колином Джейкобсом, доктором Гарри Читтенденом, доцентом Гленном Дж. Кацпрзаком и доцентом Иво Лаппе из Суинбернского центра астрофизики и суперкомпьютеров. .

«Это была во многом коллективная работа: от инфракрасных исследований неба, которые мы начали в 2010 году и которые привели к идентификации этой галактики как необычной, до наших долгих часов в Кеке и Очень большой телескоп Мы пытались, но безуспешно, подтвердить это до прошлого года, когда мы приложили огромные усилия, чтобы выяснить, как обрабатывать данные космического телескопа Джеймса Уэбба и анализировать этот спектр.

«Сейчас мы выходим за пределы того, что было возможно, чтобы подтвердить существование древнейших мирных мегамонстров, существующих глубоко во Вселенной», — говорит доктор Темия Нанаяккара, который руководил спектроскопическим анализом данных космического телескопа Джеймса Уэбба.

«Это раздвигает границы нашего нынешнего понимания того, как формируются и развиваются галактики. Ключевой вопрос сейчас заключается в том, как они сформировались так быстро и так рано во Вселенной, и какие загадочные механизмы приводят к тому, что они не позволяют им внезапно образовать звезды, когда остальная часть галактики Вселенная делает».

Доцент Клаудия Лагос из Международного центра радиоастрономических исследований Университета Западной Австралии (Повторить) сыграл решающую роль в разработке теоретического моделирования эволюции концентрации темной материи для исследования.

«Формирование галактик во многом определяется тем, насколько сконцентрирована темная материя», — говорит она. «Присутствие этих чрезвычайно массивных галактик на столь раннем этапе существования Вселенной представляет собой серьезную проблему для нашей стандартной модели космологии. Это потому, что мы не считаем, что массивные структуры темной материи, вмещающие эти массивные галактики, еще не успели сформироваться. Подробнее наблюдения необходимы, чтобы понять, насколько распространены эти галактики, и помочь нам понять, насколько массивны эти галактики на самом деле.

Профессор Глейзбрук надеется, что это станет новым прорывом в нашем понимании физики темной материи.

«Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил все больше доказательств раннего формирования массивных галактик. Этот результат устанавливает новый рекорд для этого явления. Хотя это очень поразительно, это всего лишь один объект. Но мы надеемся найти еще много, и если мы это сделаем, «Это исказит наши представления о формировании галактик».

Ссылка: «Массивная галактика, сформировавшая свои звезды на z ~ 11» Карла Глейзбрука, Тимии Нанаяккара, Корентина Шрайбера, Клаудии Лагос, Лалитвади Кавинваничакидж, Колина Джейкобса, Гарри Читтендена, Габриэля Браммера, Гленна Г. Капрзака, Иво Лабпи, Данило Маркезини , З. Семель-Марсан, Паскаль А. Оиш, Кейси Папович, Рея-Сильвия Ремус, Ким-В.Х. Тран, Джеймс Эсделл и Анхель Чандро-Гомез, 14 февраля 2024 г., природа.
дои: 10.1038/s41586-024-07191-9