Группа астрономов из Миланского университета Бикокка при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружила колоссальную спиральную галактику, существовавшую спустя всего 2 миллиарда лет после Большого взрыва. Объект, названный «Большое Колесо», стал неожиданностью для учёных: его размеры и зрелость бросают вызов современным представлениям о темпах эволюции галактик в молодой Вселенной.

Галактика находится в 11,7 миллиарда световых лет от Земли, рядом с квазаром — активной сверхмассивной чёрной дырой, излучающей огромное количество энергии. Масса «Большого Колеса» в 5 раз превышает массу Млечного Пути, а его диаметр достигает 100 тысяч световых лет. С помощью спектрографа NIRSpec на борту JWST астрономы измерили скорость вращения галактики: она достигает около 480–800 км/с, что характерно для современных спиральных систем, таких как наш Млечный Путь. Кривая вращения, показывающая рост скорости от центра к краям диска, подтвердила, что «Большое Колесо» обладает структурой, типичной для зрелых галактик.

Изображение галактики «Большое Колесо», огромного вращающегося диска в 11,7 миллиардах световых лет от нас, полученное телескопом JWST Источник: NASA / ESA

Ещё более удивительным стало соответствие объекта соотношению Талли-Фишера — закону, связывающему массу галактики с максимальной скоростью её вращения. Ранее считалось, что эта зависимость характерна лишь для «возрастных» галактик современной Вселенной. Открытие показывает, что уже через 2 миллиарда лет после рождения космоса существовали структуры, которые вели себя так, словно прошли миллиарды лет эволюции.

«Эта галактика — исключение из всех правил. Её размеры и динамика свойственны зрелым системам, но существовать в ту эпоху она просто не должна была», — отметил Чарльз Стейдел, ведущий автор исследования.

Ключом к разгадке может оказаться необычная среда, где расположена галактика. Плотность галактик в этом регионе более чем в 10 раз превышает средние показатели по Вселенной. Учёные предполагают, что в таких условиях активно шли процессы аккреции — падения газа на галактику, которое обеспечивало стабильный угловой момент для формирования диска. Кроме того, частые слияния с соседними газонасыщенными галактиками могли резко ускорить рост «Большого Колеса».

«Мы видим, что в экстремально плотных средах галактики могли расти не постепенно, а скачкообразно, — пояснил соавтор работы Себастьяно Канталупо. — Это меняет взгляд на то, как формировались крупнейшие структуры в ранней Вселенной».

Открытие ставит под сомнение текущие космологические модели, согласно которым через 2 миллиарда лет после Большого взрыва галактики ещё не успевали достичь таких размеров. Масса и скорость вращения «Большого Колеса» соответствуют параметрам, которые предсказываются для объектов в три раза ближе к нам, то есть возникших на более поздних этапах. Астрономам предстоит пересмотреть механизмы, позволяющие галактикам в плотных средах обгонять «график» эволюции.

Сейчас учёные планируют найти аналоги «Большого Колеса» в других регионах ранней Вселенной. Если подобные объекты окажутся не единичными, то это потребует серьёзной корректировки теорий о формировании крупномасштабных структур.

Подробнее на iXBT