JWST обнаружил галактику которая переворачивает представления о ранней Вселенной

Космический телескоп James Webb (JWST) зафиксировал неожиданное явление — древнюю галактику, излучающую ультрафиолетовый свет сквозь "туман" ранней Вселенной. Открытие, опубликованное в журнале Nature, ставит под сомнение существующие теории о формировании первых звезд и галактик.

Галактика JADES-GS-z13-1 находится настолько далеко, что мы видим ее такой, какой она была всего через 330 миллионов лет после Большого взрыва. Анализ данных JWST выявил четкий сигнал Лайман-альфа излучения — специфической спектральной линии водорода, которая изначально была ультрафиолетовой, но из-за расширения Вселенной сместилась в инфракрасный диапазон.

"GS-z13-1 наблюдается в эпоху, когда Вселенной было всего 330 миллионов лет, но она демонстрирует удивительно четкий сигнал Лайман-альфа излучения, который может быть виден только после полного рассеивания окружающего тумана", — заявил соавтор исследования Роберто Майолино из Кембриджского университета.

После Большого взрыва Вселенная представляла собой непрозрачный "суп" из нейтрального водорода, поглощающего ультрафиолетовое излучение. Только с появлением первых звезд и галактик начался процесс реионизации — UV-излучение отрывало электроны от атомов водорода, делая космос прозрачным для света. До этого открытия считалось, что этот процесс завершился примерно через миллиард лет после Большого взрыва.

Обнаружение JADES-GS-z13-1 с четким Лайман-альфа излучением означает, что:

• Галактика уже ионизировала окружающий водородный газ
• Процесс реионизации начался существенно раньше
• Существующие модели формирования галактик требуют пересмотра

Ученые пока не могут точно определить, что генерирует мощное UV-излучение в JADES-GS-z13-1. Основные гипотезы:

1. Популяция экстремально горячих и массивных звезд первого поколения (Population III)
2. Активное ядро галактики с сверхмассивной черной дырой
3. Неизвестные ранее механизмы звездообразования в ранней Вселенной

Кевин Хайнлайн из Университета Аризоны отмечает: "Мы действительно не должны были найти такую галактику, учитывая наше понимание эволюции Вселенной. Можно представить раннюю Вселенную окутанной густым туманом, сквозь который чрезвычайно трудно разглядеть даже мощные маяки, но здесь мы видим луч света этой галактики, пробивающийся сквозь пелену."

Для наблюдения JADES-GS-z13-1 использовались:

• Камера NIRCam JWST — для получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне
• Спектрограф NIRSpec — для анализа спектральных характеристик
• Данные глубокого обзора JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey)

Красное смещение галактики составляет z≈13.1, что соответствует расстоянию около 13.4 миллиардов световых лет. Ее светимость в UV-диапазоне превышает ожидаемые значения для галактик такого возраста на порядок.

Открытие JADES-GS-z13-1 ставит перед учеными новые вопросы:

• Как могли сформироваться столь яркие галактики так рано?
• Какие физические процессы обеспечивают столь интенсивное UV-излучение?
• Требуется ли пересмотр стандартной ΛCDM-модели космологии?

Как отмечают исследователи, это открытие открывает новую главу в изучении ранней Вселенной. JWST продолжает наблюдения за JADES-GS-z13-1, и в ближайшие месяцы ожидаются новые данные, которые могут пролить свет на природу этой загадочной галактики.