Вебб вперше фіксує зоряні скупчення раннього Всесвіту

0
2 051 views
Вебб вперше фіксує зоряні скупчення раннього Всесвіту

Міжнародна команда астрономів за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба виявила гравітаційно пов’язані зоряні скупчення, коли Всесвіту було 460 мільйонів років. Це перше відкриття зоряних скупчень у молодій галактиці менш ніж через 500 мільйонів років після Великого вибуху.

Дуга Космічних Самоцвітів

Молоді галактики в ранньому Всесвіті зазнали значних фаз вибухового зореутворення, генеруючи значну кількість іонізуючого випромінювання. Однак через їхню космологічну віддаленість прямі дослідження їхнього зоряного вмісту виявилися складними.

Використовуючи Вебб, міжнародна команда астрономів виявила п’ять молодих масивних зоряних скупчень у дузі Космічних Самоцвітів (SPT0615-JD1) – сильно лінзованій галактиці, яка випромінювала світло, коли Всесвіту було приблизно 460 мільйонів років, тобто 97% космічного часу.

Дуга Космічних Самоцвітів була вперше виявлена на знімках космічного телескопа Габбл, отриманих за допомогою програми RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) скупчення лінзових галактик SPT-CL J0615-5746.

“Вважається, що ці галактики були основним джерелом інтенсивного випромінювання, яке реіонізувало ранній Всесвіт”, – каже провідна авторка дослідження Анжела Адамо зі Стокгольмського університету та Центру Оскара Кляйна у Швеції.

Зоряні скупчення в дузі Космічних Самоцвітів (анотовано)
Праворуч – поле багатьох галактик на чорному тлі космосу, відоме як скупчення галактик SPT-CL J0615-5746. Ліворуч – виділене зображення частини цього скупчення, на якому видно дві окремі лінзові галактики. Дуга Космічних Самоцвітів показана з кількома скупченнями галактик.
Авторство:
ESA/Webb, NASA & CSA, Л. Бредлі (STScI), А. Адамо (Стокгольмський університет) та колаборація Cosmic Spring

Деталізація через гравітаційне лінзування

Вчена зазначає, що особливістю дуги Космічних Самоцвітів є те, що завдяки гравітаційному лінзуванню можна фактично розрізнити галактику аж до парсекових масштабів!

Завдяки Веббу наукова команда тепер може бачити, де формуються зірки і як вони розподілені, подібно до того, як Габбл використовується для вивчення локальних галактик. Погляд Вебба дає унікальну можливість вивчати зореутворення і внутрішню будову молодих галактик на такій безпрецедентній відстані.

“Неймовірна чутливість і кутова роздільна здатність Вебба в ближньому інфрачервоному діапазоні довжин хвиль у поєднанні з гравітаційним лінзуванням, яке забезпечує масивне скупчення галактик на передньому плані, уможливили це відкриття”, – пояснює Ларрі Бредлі з Наукового інституту космічних телескопів і науковий керівник програми спостережень Вебба.

“Ми побачили маленький ланцюжок яскравих точок, що віддзеркалювалися від одного боку до іншого – ці космічні коштовності є зоряними скупченнями! Без Вебба ми б не знали, що дивимося на зоряні скупчення в такій молодій галактиці!”, – додає Адамо.

Стародавні кулясті скупчення зірок

У нашому Чумацькому Шляху є стародавні кулясті скупчення зірок, які пов’язані гравітацією і проіснували мільярди років. Це старі реліквії інтенсивного зореутворення в ранньому Всесвіті, але не дуже добре зрозуміло, де і коли ці скупчення утворилися.

Виявлення масивних молодих зоряних скупчень у дузі Космічних Самоцвітів дає вченим чудове уявлення про ранні стадії процесу, який може перерости у формування кульових скупчень. Нещодавно виявлені скупчення в дузі масивні, щільні і розташовані в дуже маленькій області своєї галактики, але вони також дають більшу частину ультрафіолетового світла, що надходить від їхньої материнської галактики.

Скупчення значно щільніші, ніж сусідні зоряні скупчення. Це відкриття допоможе вченим краще зрозуміти, як у молодих галактиках формуються зорі і де утворюються кульові скупчення.

Важливість відкриття

Команда зазначає, що це відкриття пов’язує різні наукові галузі.

“Ці результати надають прямі докази того, що протоглобулярні скупчення сформувалися в слабких галактиках в епоху реіонізації, що сприяє нашому розумінню того, як ці галактики досягли успіху в реіонізації Всесвіту”, – пояснює Адамо.

За її словами, це відкриття також накладає важливі обмеження на формування кульових скупчень та їхні початкові властивості. Наприклад, високі зоряні густини, виявлені в скупченнях, дають нам перше уявлення про процеси, що відбуваються в їхніх надрах, що дає нові знання про можливе формування дуже масивних зірок і насіння чорних дір, які є важливими для еволюції галактик.

Перспективи дослідження

У майбутньому команда сподівається створити вибірку галактик, для яких можна досягти подібної роздільної здатності.

“Я впевнений, що в ранньому Всесвіті існують інші подібні системи, які чекають на відкриття, що дозволить нам поглибити наше розуміння ранніх галактик”, – сказав Ерос Ванзелла з INAF – Обсерваторії астрофізики і космічних наук в Болоньї (OAS), Італія, один з головних авторів роботи.

Тим часом команда готується до подальших спостережень і спектроскопії з Веббом.

“Ми плануємо вивчати цю галактику за допомогою інструментів NIRSpec і MIRI на Веббі в рамках 3-го циклу”, – додає Бредлі.

За його словами, спостереження NIRSpec дозволять підтвердити червоне зміщення галактики і вивчити ультрафіолетове випромінювання зоряних скупчень, яке буде використано для більш детального вивчення їхніх фізичних властивостей. У свою чергу, спостереження MIRI дозволять вивчати властивості іонізованого газу. Спектроскопічні спостереження також дозволять вченим скласти просторову карту швидкості зореутворення.