Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), возможно, снова установил рекорд, так как, согласно мнению учёных, мог запечатлеть самые ранние галактики во Вселенной. Пять кандидатов расположены так далеко, что самая удалённая из них наблюдается такой, какой она была всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва. Свет от этих галактик шёл к Земле около 13,6 миллиарда лет. Из-за расширения Вселенной эти галактики сейчас находятся на расстоянии около 34 миллиардов световых лет.

До этого открытия, сделанного в рамках проекта «Галактическое наследие инфракрасного оптического обзора» (GLIMPSE), самой удалённой галактикой, наблюдаемой с помощью телескопа, была JADES-GS-z14-0, которую зафиксировали в момент, когда Вселенной было около 280 миллионов лет. Новые галактики будут официально названы после их подтверждения, но, вероятно, все они получат префикс «GLIMPSE» в честь исследования, в котором были обнаружены.

Иллюстрация сильно смещённой в красную область галактики, какой она может показаться, если JWST сможет ее увеличить. Врезка: пять галактик-кандидатов, идентифицированных JWST, которые могут оказаться самыми ранними и далёкими галактиками из когда-либо наблюдавшихся. Источник: Robert Lea (Canva) / Kokorev et al 2024

«Оценить точный возраст этих галактик и определить, когда они образовались, довольно сложно, но мы определённо приближаемся к первому поколению галактик, потому что у нас осталось всего около 150 миллионов лет для их формирования», — отметил член команды открытия Хаким Атик, исследователь Института астрофизики в Париже. Он добавил, что «в конечном итоге эти наблюдения установят строгие ограничения на физические процессы, которые допустимы в наших моделях Вселенной».

Ранние галактики, такие как эти пять новых кандидатов, описываются как «галактики с высоким красным смещением» или «высокие z». Телескоп «Джеймс Уэбб» регулярно обнаруживает галактики с красными смещениями от z = 10 до z = 14. Самая ранняя подтверждённая галактика, JADES-GS-z14-0, имеет красное смещение z = 14.2. Однако у пяти новых потенциальных галактик красные смещения составляют от z = 16 до z = 18.

Лидер команды Василий Кокорев из Университета Техаса объяснил, что нахождение этих галактик продолжает тренд обнаружения телескопом более ярких галактик, плотно сгруппированных в ранней Вселенной на высоких красных смещениях, чем ожидалось до начала передачи данных с телескопа летом 2022 года.

«Нахождение столь большого количества галактик с высоким z в одном поле означает, что их плотности выше, чем мы ожидали. Объекты, которые мы нашли, также вписываются в новую парадигму избыточности ярких галактик на высоких z. Это также потенциально одни из самых молодых галактик, которые мы видели до сих пор», — сказал Кокорев.

Диаграмма показывает, как искривление пространства-времени объектом значительной массы приводит к гравитационному линзированию. Источник: NASA, ESA & L. Calçada

Открытие этих пяти кандидатов в галактики стало возможным благодаря самым глубоким наблюдениям, когда-либо полученным в рамках проекта GLIMPSE. Результаты, первые из проекта, также были получены благодаря кластеру галактик Abell S1063, расположенного примерно в 4 миллиардах световых лет от нас. Этот кластер смог помочь благодаря явлению гравитационного линзирования, предсказанному Альбертом Эйнштейном.

Когда свет от объекта проходит мимо сильного искривления пространственно-временного континуума, вызванного чем-то действительно массивным, его путь также искривляется. Это означает, что, принимая разные пути вокруг гравитационной линзы, пять галактик GLIMPSE могут достигать телескопа в разное время. Это явление называется гравитационным линзированием, потому что оно может увеличивать видимость объектов на заднем плане. JWST использует это явление для обнаружения ранних галактик, которые были бы слишком тусклыми, чтобы их увидеть без гравитационного линзирования.

Несмотря на наличие мощного космического телескопа, эти галактики были всё ещё слишком тусклыми, чтобы различить их характеристики в достаточной степени. «Чтобы действительно глубоко исследовать их природу, потребуется спектр. На данный момент мы знаем, что эти объекты довольно тусклые изначально, особенно по сравнению с последними открытиями JWST на высоких z», — сказал Кокорев.

Для Атика одним из самых увлекательных аспектов открытия является то, что эти галактики со временем станут похожими на необычно яркие галактики, которые телескоп наблюдал, когда космосу было от 300 до 400 миллионов лет.

Что касается возможности обнаружения JWST ещё более ранних галактик, чем эти пять кандидатов, Атик не уверен, что это возможно. «JWST имеет потенциал для открытия даже более ранних галактик, но это будет зависеть от их количества, плотности и яркости, которые связаны с тем, как прошло формирование галактик», — добавил он.

Кокорев отметил, что обнаружение более ранних и тусклых галактик может занять 450 часов наблюдений с помощью JWST (проект GLIMPSE имел всего 150 часов), и он считает, что это вряд ли произойдёт в ближайшее время. «Таким образом, теоретически, да, можно найти даже более ранние и далёкие галактики. Однако они будут ещё более тусклыми и мелкими, что сделает их чрезвычайно трудными для обнаружения», — заключил он.

Подробнее на iXBT