Международная группа исследователей под руководством специалистов из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) совершила важное открытие в области изучения ранней Вселенной. Учёным удалось обнаружить атомные переходы в галактике GHZ2 (также известной как GLASS-z12), находящейся на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет от Земли.

Галактика была впервые замечена в июле 2022 года в рамках программы GLASS с помощью инфракрасной камеры телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Месяц спустя наблюдения, проведённые радиотелескопом ALMA, подтвердили, что красное смещение галактики превышает z = 12, что делает её одним из самых древних известных науке космических объектов.

Радиотелескоп ALMA точно определил космический возраст далёкой галактики, идентифицированной JWST, GHZ2/GLASS-z12, которая составляет 367 миллионов лет после Большого взрыва.  Источник: NASA / ESA / CSA / T. Treu, UCLA/NAOJ/T. Bakx, Nagoya U

«Мы направили более сорока 12-метровых антенн комплекса ALMA и 6,5-метровый космический телескоп "Джеймс Уэбб" на участок неба, который невооружённому глазу показался бы совершенно пустым. В результате нам удалось зафиксировать излучение возбуждённых атомов различных элементов, включая водород и кислород, из эпохи, которую прежде не удавалось наблюдать», — рассказывает ведущий автор исследования Хорхе Завала из Восточноазиатского регионального центра ALMA.

Наблюдения ALMA зафиксировали эмиссионную линию дважды ионизированного кислорода, подтвердив, что галактика существовала примерно через 367 миллионов лет после Большого взрыва. В сочетании с данными спектрографа NIRSpec и инструмента MIRI телескопа учёные смогли детально охарактеризовать этот объект.

Большая миллиметровая / субмиллиметровая антенная решетка Атакамы (ALMA). Фото: C. Padilla, NRAO / AUI / NSF

Учёные обнаружили, что 13,4 миллиарда лет назад в GHZ2 происходили мощные вспышки звёздообразования в условиях, значительно отличающихся от современных. Относительное содержание тяжёлых элементов в этой галактике оказалось существенно ниже, чем в большинстве изученных галактик, что объясняется их дефицитом в ранней Вселенной.

Высокая светимость GHZ2 объясняется присутствием звёзд населения III — массивных, горячих и короткоживущих объектов, которые, как считается, образовались вскоре после Большого взрыва и состояли почти исключительно из водорода и гелия. Эти массивные, короткоживущие звёзды играли ключевую роль в обогащении ранней Вселенной более тяжёлыми элементами и формировании первых галактик. Галактика, масса которой в несколько сотен миллионов раз превышает массу Солнца, занимает область размером около 325 световых лет, что указывает на высокую звёздную плотность, сравнимую с шаровыми скоплениями в Млечном Пути.

Это исследование имеет большое значение для астрономии и космологии, приближая к пониманию ранних этапов эволюции Вселенной. Изучая древнейшую галактику GHZ2, учёные получили уникальные данные о химическом составе и процессах звездообразования в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва, что важно для проверки и уточнения существующих космологических моделей, понимания формирования первых галактик и сверхмассивных чёрных дыр, а также для изучения химической эволюции Вселенной.

Подробнее на iXBT