JWST обнаруживает гигантскую спиральную галактику грандиозной конструкции в ранней Вселенной

Составные изображения RGB A2744-GDSp-z4 в этой последовательности: составное изображение RGB с фильтрами F200W, F150W, F090W, составное изображение RGB средней полосы с фильтрами F360M, F335M и F300M и изображение RGB с фильтрами F444W, F356W и F277W. Автор: Jain et al., 2024.

Индийские астрономы сообщают об обнаружении новой галактики грандиозного дизайна с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Новая галактика, получившая обозначение A2744-GDSp-z4, является относительно большой и массивной. Открытие было подробно описано в статье, опубликованной 6 декабря на сервере препринтов arXiv.

Спиральные галактики грандиозного дизайна характеризуются своими выдающимися, четко определенными рукавами, которые кружатся наружу из четкого ядра. Предполагается, что рукава в таких галактиках на самом деле являются сверхплотными областями диска, которые запускают звездообразование, поскольку входящий материал сжимается в этой области.

До сих пор не совсем понятно, когда и как спиральные галактики впервые появились в ранней Вселенной, и такие галактики, как правило, редки при высоких красных смещениях. На сегодняшний день было обнаружено лишь несколько отдельных спиралей при красных смещениях выше 3,0.

Теперь группа астрономов под руководством Раши Джайна из Национального центра радиоастрофизики в Индии сообщает об обнаружении новой спирали с высоким красным смещением с помощью JWST. Новая галактика относится к подтипу grand-design и была идентифицирована при красном смещении 4,03.

«В этой статье мы представляем открытие в области скопления Abell 2744 двухрукавной спиральной галактики грандиозного дизайна с красным смещением z ∼4, когда Вселенной было всего ∼1,5 миллиарда лет. Поскольку это спиральная галактика грандиозного дизайна (GDSp), лежащая в области A2744 на z ∼4, мы обозначаем ее как A2744-GDSp-z4», — пояснили исследователи.

A2744-GDSp-z4 была впервые признана необычной галактикой, и ее дальнейшее обследование показало, что она демонстрирует грандиозный спиральный узор с двумя хорошо сформированными спиральными рукавами. Галактика также демонстрирует яркий центральный выступ и большой протяженный диск — около 32 000 световых лет в диаметре.

Согласно статье, A2744-GDSp-z4 имеет звездную массу около 14 миллиардов солнечных масс и имеет скорость звездообразования на уровне 57,6 солнечных масс в год. Массово-взвешенный возраст галактики был получен в 228 миллионов лет.

Астрономы подсчитали, что начало звездообразования в A2744-GDSp-z4 произошло примерно через 839 миллионов лет после Большого взрыва. Таким образом, это означает, что A2744-GDSp-z4 собрала массу в 10 миллиардов солнечных масс за несколько сотен миллионов лет, а возраст Вселенной на момент красного смещения галактики составил всего около 1,5 миллиарда лет.

Авторы статьи подчеркивают, что эти результаты бросают вызов существующим иерархическим моделям формирования галактик и оставляют много вопросов открытыми.

«Как A2744-GDSp-z4 приобрела такой большой диск за столь короткое время? Как и когда возникли спиральные рукава грандиозной конструкции? На эти вопросы можно ответить, исследуя динамическое состояние этой галактики с помощью будущих наблюдений JWST/NIRSpec IFU», — пишут ученые.

Больше информации: Rashi Jain et al, A grand-design spiral galaxy 1.5 billion years after the Big Bang with JWST, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2412.04834