ALMA раскрывает скрытые структуры в первых галактиках Вселенной

Художественная иллюстрация галактики CRISTAL-13. Пылевые области скрывают молодые звёзды, чья энергия переизлучается на миллиметровых волнах, которые регистрирует ALMA. Справа: молодые звёздные скопления рассеивают пыль и становятся видимыми на снимках JWST и HST. Автор: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton

Астрономы использовали массив радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), чтобы заглянуть в раннюю Вселенную и изучить строительные блоки галактик в период их формирования. Обзор CRISTAL (аббревиатура от [CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA) раскрыл распределение холодного газа, пыли и кластеров звёздообразования в галактиках, наблюдаемых всего через 1 миллиард лет после Большого взрыва.

«Благодаря уникальной чувствительности и разрешению ALMA мы можем изучать внутреннюю структуру этих ранних галактик так, как это было невозможно раньше», — отметил Родриго Эррера-Камус, руководитель проекта CRISTAL, профессор Университета Консепсьона и директор чилийского центра Millennium Nucleus for Galaxy Formation (MINGAL).

В рамках программы ALMA Large Program обзор CRISTAL изучил 39 типичных звёздообразующих галактик, представляющих основную популяцию галактик ранней Вселенной. Используя излучение ионизированного углерода [CII] в холодном межзвёздном газе в качестве маркера, а также данные инфракрасных телескопов James Webb и Hubble, исследователи создали детальные карты межзвёздной среды в каждой системе.

Среди ключевых открытий исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, — обнаружение крупных кластеров звёздообразования размером в тысячи световых лет. Некоторые галактики демонстрировали признаки вращения, что указывает на раннее формирование дисковых структур — предшественников современных спиральных галактик.

Семейный портрет галактик из обзора CRISTAL. Красным показан холодный газ, зарегистрированный ALMA, синим и зелёным — звёздный свет, зафиксированный Hubble и James Webb. Автор: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / HST / JWST / R. Herrera-Camus

«CRISTAL позволяет нам видеть ранние галактики не просто как точки света, а как сложные экосистемы», — подчеркнула Лорето Баркос-Муньос, соавтор исследования и астроном Национальной радиоастрономической обсерватории США (NRAO).

Особый интерес представляют две галактики: CRISTAL-13, где плотные облака пыли скрывают молодые звёзды, и CRISTAL-10 с аномально слабым излучением ионизированного углерода, что может указывать на экстремальные условия или необычный источник энергии.

Детализация излучения одной из галактик в обзоре CRISTAL. Слева направо: звёздный свет (JWST и HST), холодный газ и вращение галактики, зафиксированные ALMA. Автор: ALMA / HST / JWST / R. Herrera-Camus

Как отметил Серхио Мартин, руководитель отдела научных операций ALMA, подобные исследования позволяют заглянуть в «детство» Вселенной и понять, как галактики эволюционировали от хаотичных ранних стадий до упорядоченных структур, подобных Млечному Пути.

Обзор CRISTAL стал важным шагом в изучении космической истории и подготовил почву для будущих открытий в области формирования галактик.

Дополнительная информация: R. Herrera-Camus et al, The ALMA-CRISTAL survey: Gas, dust, and stars in star-forming galaxies when the Universe was ∼1 Gyr old, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202553896