Телескоп Джеймса Веба виявив кисень у галактиці віком 13,4 мільярда років

Астрономи зробили революційне відкриття, яке змушує переосмислити теорії формування галактик у ранньому Всесвіті. За допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба та наземного комплексу ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) вчені виявили кисень у найвіддаленішій з відомих галактик — JADES-GS-z14−0.

Два незалежних дослідницьких колективи опублікували свої висновки майже одночасно. Італійська команда представила результати в журналі «Astronomy & Astrophysics», тоді як нідерландські науковці розмістили свою роботу на платформі arXiv, очікуючи на публікацію у «The Astrophysical Journal».

Галактика JADES-GS-z14−0 настільки віддалена, що світло від неї подорожувало до нас близько 13,4 мільярда років. Це означає, що дослідники спостерігають її такою, якою вона була, коли Всесвіту виповнилося менш як 300 мільйонів років — приблизно 2% від його нинішнього віку.

«Це як знайти підлітка там, де очікуєш побачити лише немовлят», — пояснює Сандер Схоувс, аспірант Лейденської обсерваторії та перший автор одного з досліджень, підкреслюючи несподівану зрілість JADES-GS-z14−0.

Традиційно вважалося, що Всесвіт у той період був занадто молодим для формування галактик, багатих на важкі елементи. Однак JADES-GS-z14−0 виявилася хімічно більш зрілою, ніж передбачалося, що свідчить про надзвичайно швидку хімічну еволюцію. Це дозволяє припустити, що зірки в ранньому Всесвіті народжувались, помирали та розсіювали важкі елементи в навколишнє середовище набагато швидше, ніж вважалося раніше.

«Вони відкрили новий погляд на перші фази еволюції галактик», — зазначив Стефано Карніані зі Школи нормальних досліджень у Пізі, коментуючи швидке дозрівання JADES-GS-z14−0.

Наявність кисню дозволила астрономам точніше виміряти відстань до ранньої галактики, підтвердивши її екстремальну віддаленість з похибкою лише 0,005%. «Завдяки ALMA ми отримали надзвичайно точне вимірювання з невизначеністю всього 0,005%, що еквівалентно 5 сантиметрам на відстані 1 кілометра», — пояснила Елеонора Парланті, аспірантка Школи нормальних досліджень у Пізі та співавторка одного з досліджень.

«Я був дійсно вражений цим чітким виявленням кисню в JADES-GS-z14−0», — зізнався Ґерґьо Поппінг, астроном Європейської південної обсерваторії, у коментарі для видання The Independent.

Ці відкриття свідчать, що галактики формувалися набагато швидше, ніж очікувалося, на ранніх етапах існування Всесвіту, що викликає нові запитання щодо розвитку раннього космосу. «Докази існування зрілої галактики в дитячому Всесвіті порушують питання про те, коли і як формувалися галактики», — зауважив Карніані.

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) відіграв ключову роль у цьому відкритті, виявивши, що галактики з'явилися раніше і були яскравішими, ніж передбачалося. «Хоча галактика була спочатку виявлена за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, саме ALMA дозволив підтвердити та точно визначити її величезну відстань», — зазначив Річард Боувенс із Лейденської обсерваторії.

Астрономи прагнуть зрозуміти, як галактики на кшталт JADES-GS-z14−0 могли дозріти так швидко. «Здається, ми стоїмо на порозі зміни парадигми в моделях еволюції Всесвіту, і це дуже захоплююче», — підкреслив Андреу Фонт-Рібера з Інституту фізики високих енергій (IFAE) у Барселоні.

Несподіване відкриття демонструє синергію між JWST та ALMA у вивченні формування та еволюції перших галактик. «Разом ми можемо досліджувати формування та еволюцію перших галактик», — підсумував Боувенс, наголошуючи на важливості міжнародної наукової співпраці для розгадки таємниць раннього Всесвіту.

Ця знахідка не лише розширює наші уявлення про ранній Всесвіт, але й спонукає астрономів переглянути існуючі моделі космічної еволюції, відкриваючи нову главу в нашому розумінні фундаментальних процесів формування галактик. Дослідники вже планують подальші спостереження за допомогою передових телескопів, щоб виявити більше подібних галактик та уточнити свої теорії щодо перших етапів космічної історії.