Светлячок: недавно обнаруженная галактика отражает ранние дни Млечного Пути

Горизонтальное разделение посередине. Слева тысячи перекрывающихся объектов на разных расстояниях разбросаны по этому скоплению галактик. Прямоугольник внизу справа увеличен на правой половине. Центральный овал обозначает галактику Firefly Sparkle, линию с 10 точками разных цветов. Автор: NASA, ESA, CSA, STScI, C. Willott (NRC-Canada), L. Mowla (Wellesley College), K. Iyer (Columbia)

Другие галактики, обнаруженные Уэббом в этот период истории Вселенной, значительно массивнее. Эта галактика, прозванная Светлячковой Искоркой, сверкает звездными скоплениями — всего 10 — каждое из которых исследователи изучили очень подробно. Их работа опубликована в журнале Nature.

Уэбб смог получить достаточно подробные изображения галактики по двум причинам. Одна из них — это преимущество космоса: массивное скопление галактик на переднем плане радикально улучшило внешний вид далекой галактики посредством естественного эффекта, известного как гравитационное линзирование. А в сочетании со специализацией телескопа на получении изображений инфракрасного света с высоким разрешением Уэбб предоставил беспрецедентные новые данные о содержимом галактики.

«Без преимуществ этой гравитационной линзы мы не смогли бы разрешить эту галактику», — сказал Картхейк Айер, соавтор и научный сотрудник NASA Hubble в Колумбийском университете в Нью-Йорке. «Мы знали, что этого следует ожидать, основываясь на современной физике, но удивительно, что мы действительно это увидели».

Моула, который заметил галактику на снимке Уэбба, был привлечен ее сверкающими звездными скоплениями, поскольку объекты, которые сверкают, обычно указывают на то, что они чрезвычайно комковатые и сложные. Поскольку галактика выглядит как «искорка» или рой светлячков в теплую летнюю ночь, они назвали ее галактикой Светлячковой искры.

Реконструкция внешнего вида галактики

Исследовательская группа смоделировала, как могла бы выглядеть галактика, если бы ее изображение не было растянуто гравитационным линзированием, и обнаружила, что она напоминает вытянутую каплю дождя. Внутри нее подвешены два звездных скопления вверху и восемь внизу. «Наша реконструкция показывает, что скопления активно формирующихся звезд окружены рассеянным светом от других неразрешенных звезд», — сказал Айер. «Эта галактика буквально находится в процессе сборки».

Данные Уэбба показывают, что галактика Firefly Sparkle находится на меньшей стороне, попадая в категорию галактик с малой массой. Пройдут миллиарды лет, прежде чем она обретет полную массу и отчетливую форму. «Большинство других галактик, которые показал нам Уэбб, не увеличены и не растянуты, и мы не можем увидеть их «строительные блоки» по отдельности. С Firefly Sparkle мы наблюдаем, как галактика собирается кирпичик за кирпичиком», — сказал Моула.

Вытянутый и сияющий, готовый к тщательному анализу.

Поскольку изображение галактики деформировано в длинную дугу, исследователи легко выделили 10 отдельных звездных скоплений, которые излучают большую часть света галактики. Они представлены здесь в оттенках розового, фиолетового и синего. Эти цвета на снимках Уэбба и его поддерживающих спектрах подтвердили, что звездообразование в этой галактике не произошло одновременно, а было разнесено во времени.

«Эта галактика имеет разнообразную популяцию звездных скоплений, и замечательно, что мы можем видеть их по отдельности на столь раннем этапе существования Вселенной», — сказал Крис Уиллотт из Национального исследовательского совета Канады, соавтор и главный исследователь программы наблюдений. «Каждое скопление звезд проходит отдельную фазу формирования или эволюции».

Проецируемая форма галактики показывает, что ее звезды не сформировали центральную выпуклость или тонкий, сплющенный диск, что является еще одним доказательством того, что галактика все еще формируется.

Светлячок — это красное смещение z _spec = 8,296 ± 0,001, гравитационно увеличенная дуговая линза, полученная скоплением MACS J1423.8 + 2404. Автор: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08293-0

«Светящиеся» спутники

Исследователи не могут предсказать, как эта неорганизованная галактика будет формироваться и обретать форму на протяжении миллиардов лет, но, как подтвердила команда, есть две галактики, которые «размещаются» в пределах узкого периметра и могут влиять на то, как она будет наращивать массу на протяжении миллиардов лет.

Firefly Sparkle находится всего в 6500 световых годах от своего первого компаньона, а его второй компаньон отделен от него 42 000 световых лет. Для контекста, полностью сформированный Млечный Путь имеет около 100 000 световых лет в поперечнике — все три поместились бы внутри него. Его компаньоны не только очень близки, исследователи также считают, что они вращаются друг вокруг друга.

Каждый раз, когда одна галактика проходит мимо другой, газ конденсируется и охлаждается, позволяя новым звездам формироваться в сгустки, увеличивая массу галактик. «Давно было предсказано, что галактики в ранней Вселенной формируются посредством последовательных взаимодействий и слияний с другими более мелкими галактиками», — сказал Ёсихиса Асада, соавтор и докторант Киотского университета в Японии. «Мы можем быть свидетелями этого процесса в действии».

«Это лишь первая из многих подобных галактик, которые обнаружит JWST, поскольку мы только начинаем использовать эти космические микроскопы», — добавила член команды Маруша Брадача из Люблянского университета в Словении.

«Точно так же, как микроскопы позволяют нам видеть зерна пыльцы растений, невероятное разрешение Уэбба и увеличительная сила гравитационного линзирования позволяют нам видеть маленькие частички внутри галактик. Наша команда сейчас анализирует все ранние галактики, и все результаты указывают в одном направлении: нам еще предстоит узнать гораздо больше о том, как образовались эти ранние галактики».

Исследование группы опиралось на данные канадского обзора скоплений NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) Уэбба, которые включают изображения в ближнем инфракрасном диапазоне с NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) и спектры с микрозатворной решетки на борту NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона). Данные CANUCS намеренно охватывали поле, которое космический телескоп Хаббл НАСА сфотографировал в рамках своего обзора линзирования скоплений и сверхновых с программой Хаббла.

Больше информации: Lamiya Mowla, Formation of a low-mass galaxy from star clusters in a 600-million-year-old Universe, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08293-0. www.nature.com/articles/s41586-024-08293-0

Источник: European Space Agency