Вебб вікрив ранній Всесвіт з величезним скупченням галактик

Космічний телескоп імені Джеймса Вебба НАСА почав проливати світло на роки становлення в історії Всесвіту, які досі були недосяжними. Це час, коли формувались та складались галактики.

Червоне зміщення 7,9

Вперше було підтверджено існування протоскупчення із семи галактик на відстані, яку астрономи називають червоним зміщенням 7,9, або лише через 650 мільйонів років після Великого вибуху. Ґрунтуючись на зібраних даних, астрономи розрахували майбутній розвиток новонародженого скупчення, виявивши, що воно, ймовірно, збільшиться в розмірах і масі, щоб нагадувати скупчення Кома, монстра сучасного Всесвіту.

«Це дуже особливе, унікальне місце прискореної еволюції галактик, і Вебб дав нам безпрецедентну можливість виміряти швидкості цих семи галактик і впевнено підтвердити, що вони об’єднані в протокластер», — сказав Такахіро Морішіта.

Він працює в IPAC-Каліфорнійському інституті технологій та є провідним автором дослідження, опублікованого в Astrophysical Journal Letters .

Точні вимірювання, зроблені спектрографом ближнього інфрачервоного діапазону Вебба (NIRSpec), були ключовими для підтвердження загальної відстані між галактиками та високих швидкостей, з якими вони рухаються в ореолі темної матерії – близько тисячі кілометрів в секунду.

Спектральні дані дозволили астрономам змоделювати та відобразити майбутній розвиток групи збирання аж до нашого часу у сучасному Всесвіті. Передбачення про те, що протокластер згодом буде нагадувати скупчення Кому, означає, що воно може стати одним із найщільніших відомих галактик із тисячами членів.

«Ми можемо бачити ці далекі галактики, як маленькі краплі води в різних річках, і ми бачимо, що врешті-решт усі вони стануть частиною однієї великої могутньої ріки», — зазначила Бенедетта Вулкані.

Вона з Національного інституту астрофізики в Італії, ще один член дослідницької групи.

Далекі скупчення галактик

Скупчення галактик — це найбільші концентрації маси у відомому Всесвіті, які можуть різко деформувати тканину простору-часу. Це викривлення, яке називається гравітаційним лінзуванням, може мати збільшувальний ефект для об’єктів за межами скупчення, дозволяючи астрономам дивитися крізь скупчення як гігантське збільшувальне скло. Дослідницька група змогла використати цей ефект, переглядаючи скупчення Пандори, щоб побачити протокластер. Навіть потужним інструментам Вебба потрібна допомога природи, щоб побачити так далеко.

Вивчення того, як великі скупчення, такі як Пандора і Кома, вперше об’єдналися, було складним через розширення Всесвіту, яке поширювало світло за межі видимої довжини хвилі в інфрачервоне, де астрономам не вистачало даних високої роздільної здатності до Вебба. Інфрачервоні прилади Вебба були розроблені спеціально, щоб заповнити ці прогалини на початку історії Всесвіту.

Сім підтверджених галактик

Сім галактик, підтверджених Веббом, були вперше встановлені як кандидати на спостереження за допомогою даних програми Frontier Fields космічного телескопа Хаббла . Програма присвятила час Хаббла спостереженням за допомогою гравітаційних лінз, щоб детально спостерігати за дуже далекими галактиками. Однак, оскільки Хаббл не може виявити світло за межами ближнього інфрачервоного діапазону, він не може побачити дуже багато деталей. Вебб розпочав розслідування, зосередившись на галактиках, розвіданих Хабблом, і зібрав детальні спектроскопічні дані на додаток до зображень.

Дослідницька група очікує, що майбутня співпраця між Веббом і телекопом Роман, дослідницькою місією з високою роздільною здатністю та широким полем, дасть ще більше результатів на ранніх скупченнях галактик. Маючи в 200 разів більше інфрачервоного поля зору Хаббла за один знімок, Роман зможе ідентифікувати більше протокластерних галактик-кандидатів, що Вебб може перевірити, щоб підтвердити за допомогою своїх спектроскопічних інструментів. Наразі місію Роман планують запустити до травня 2027 року.

«Це дивовижна наука, про яку ми можемо мріяти зараз, коли у нас є Вебб», — сказав Томмазо Треу.

Він з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, член дослідницької групи протокластерів. За його словами, з цим невеликим протоскупченням із семи галактик, на такій великій відстані, вчені отримали стовідсотковий рівень спектроскопічного підтвердження, демонструючи майбутній потенціал для картографування темної матерії та заповнення хронології раннього розвитку Всесвіту.