JWST обнаружил потенциальную «галактику-медузу» в ранней Вселенной, бросая вызов хронологии космоса

США - Информационное агентство Эхбари

JWST обнаружил потенциальную «галактику-медузу» в ранней Вселенной, бросая вызов хронологии космоса

В результате открытия, вызвавшего волну волнения и удивления в астрономическом сообществе, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) запечатлел изображения потенциальной «галактики-медузы», существовавшей всего 5 миллиардов лет после Большого взрыва. Галактика, каталогизированная как COSMOS2020-635829, демонстрирует впечатляющий феномен «стриппинга под давлением» (ram-pressure stripping) – процесс, который астрономы не ожидали обнаружить так рано в космической временной шкале. Это открытие бросает вызов современным моделям эволюции галактик и предполагает, что космическая среда была более динамичной и влиятельной в ранней Вселенной, чем считалось ранее.

Галактики-медузы получили свое название благодаря поразительным потокам газа и звезд, которые тянутся позади них, напоминая щупальца медузы. Эти космические придатки формируются, когда галактика движется с высокой скоростью через плотную межгалактическую среду (МГС) внутри скопления галактик. МГС действует как мощный ветер, срывая газ с галактики и вытягивая его в длинные, струящиеся хвосты. Хотя этот процесс стриппинга под давлением хорошо изучен в более зрелых космических структурах, его присутствие в такой древней галактике является значительным открытием.

Исследование, подробно описанное в статье под названием "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z = 1.156", опубликованной в The Astrophysical Journal, возглавлял доктор Иэн Робертс, постдокторский научный сотрудник Института Бантинга в Центре астрофизики Ватерлоо. Доктор Робертс и его коллеги сообщили об открытии, заявив: «Мы сообщаем об обнаружении COSMOS2020-635829 как кандидат в галактики-медузы, подвергающейся стриппингу под давлением в (прото)скоплении при z > 1». Галактика была идентифицирована в поле COSMOS – хорошо изученной области неба, выбранной из-за ее доступности и отсутствия скрывающих объектов переднего плана, что делает ее идеальной для наблюдения далеких галактик.

Удивление вызывает возраст галактики. Существуя всего через 5 миллиардов лет после Большого взрыва (что соответствует красному смещению z=1.156), она предшествует ожидаемому периоду для таких сложных галактических взаимодействий. Ученые предполагали, что стриппинг под давлением требует более развитых, плотных сред, характерных для массивных, зрелых скоплений галактик. Наблюдение этого явления в более раннюю эпоху предполагает, что условия для срыва газа и формирования галактик существовали гораздо раньше, чем ожидалось.

Изображения высокого разрешения от JWST показывают, что COSMOS2020-635829 обладает симметричным звездным диском, но, что особенно важно, также демонстрирует отчетливый хвост из узлов звездообразования, простирающийся на юг. Используя многообъектный спектрограф телескопа Gemini, исследователи подтвердили, что эти узлы встроены в хвост из сорванного газа. «Если это подтвердится, это будет самое далекое обнаружение ионизированного газового хвоста, сорванного под давлением, на таком красном смещении», – пояснили исследователи, подчеркивая важность обнаружения такой структуры в это раннее космическое время.

Анализ хвоста выявил чрезвычайно молодые звездные популяции возрастом менее 100 миллионов лет, со звездной массой около 10^8 солнечных масс и скоростями звездообразования от 0.1 до 1 солнечной массы в год. Эти молодые звезды, образовавшиеся в сорванном газе, достаточно массивны, чтобы потенциально выжить как независимые звездные системы, возможно, даже эволюционировать в ультрадиффузные галактики после рассеяния газа. Скорости звездообразования в этих сорванных структурах поразительно высоки, приближаясь к показателям всего Млечного Пути, несмотря на то, что сами структуры составляют лишь малую часть его размера. Это указывает на то, что давление не только срывает газ, но и может сжимать его, вызывая интенсивные вспышки звездообразования.

Это открытие требует существенного обновления нашего понимания ранней Вселенной. «Во-первых, среды скоплений уже были достаточно суровыми, чтобы срывать газ с галактик, и, во-вторых, скопления галактик могли сильно изменять свойства галактик раньше, чем ожидалось», – заявил доктор Робертс. Он далее развил мысль о более широких последствиях: «Еще одно наблюдение заключается в том, что все перечисленные трудности могли сыграть роль в формировании большой популяции 'мертвых' галактик, которые мы видим сегодня в скоплениях галактик. Эти данные дают нам редкое представление о том, как галактики трансформировались в ранней Вселенной».

Феномен «гашения» (quenching) – прекращение звездообразования в галактиках – происходящий в таких масштабах так рано в истории Вселенной, может также пролить свет на другие космические загадки. Например, астрономы обнаружили «красные самородки» (red nuggets) – галактики, которые чрезвычайно быстро сформировали огромное количество звезд, а затем прекратили звездообразование, когда Вселенной было всего 1-2 миллиарда лет (при красных смещениях z ~ 2-4). Это новое открытие предполагает, что стриппинг под давлением может быть ключевым механизмом, ответственным за такое быстрое гашение.

Хотя COSMOS2020-635829 в настоящее время классифицируется как кандидат в галактики-медузы, ее потенциальное подтверждение имеет огромное значение. «Учитывая скудость прямых доказательств RPS при z > 1, COSMOS2020-635829 представляет собой важное новое дополнение к более широкому пониманию экологического гашения в эти ранние времена», – написали исследователи. JWST, обладая беспрецедентной способностью заглядывать в далекое прошлое, продолжает играть ключевую роль в революционизации астрофизики, особенно в своей миссии по изучению ранней Вселенной.

Запланированы дальнейшие многоволновые наблюдения для окончательного подтверждения природы COSMOS2020-635829 и ее хвоста, сорванного под давлением. «COSMOS2020-635829 теперь является важной лабораторией в этом отношении, и будущие усилия будут направлены на подтверждение природы этой галактики посредством многоволновых наблюдений кандидатного хвоста, сорванного под давлением, представленного в этой работе», – заключили исследователи. Эта продолжающаяся работа обещает углубить наше понимание того, как Вселенная эволюционировала от своих первых моментов до сложного космоса, который мы наблюдаем сегодня.

Информационное агентство Эхбари