Телескоп JWST раскрыл новые детали о природе далёкой галактики JADES-GS-z14-1

Карта времени экспозиции глубокого поля MIRI/F770W в рамках программы JADES. Крестики с кругами отмечают расположение галактик JADES-GS-z14-1 и JADES-GS-z14-0. JADES-GS-z14-1 находится в области пересечения двух направлений наблюдений, поэтому её общее время экспозиции составило 70,7 часов. Автор: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.22858

Международная команда астрономов с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) провела наблюдения за далёкой тусклой галактикой JADES-GS-z14-1. Результаты исследования, опубликованные 30 июля на сервере препринтов arXiv, проливают новый свет на природу и свойства этого объекта.

Запущенный в 2021 году, JWST предназначен для поиска и изучения самых далёких галактик, позволяя заглянуть в раннюю Вселенную. Телескоп способен обнаруживать галактики, существовавшие в первые 500 миллионов лет после Большого взрыва.

Одна из таких галактик — JADES-GS-z14-1, самая тусклая из подтверждённых спектроскопически, с красным смещением около 14,0. Её абсолютная ультрафиолетовая магнитуда составляет -19,0, а размер (половинный радиус светимости) не превышает 520 световых лет. Ранее было установлено, что масса галактики оценивается в 100 миллионов солнечных масс, а скорость звездообразования — около двух солнечных масс в год.

Группа астрономов под руководством Цзао У из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) использовала JWST для глубокой съёмки и спектроскопии JADES-GS-z14-1. Наблюдения проводились с помощью приборов MIRI, NIRCam и NIRSpec в рамках программы JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES).

«Мы представляем исключительно глубокие наблюдения JWST за JADES-GS-z14-1 — самой тусклой спектроскопически подтверждённой галактикой с красным смещением z ≈ 14 на сегодня. Этот объект получил беспрецедентную экспозицию в 70,7 часов в полосе MIRI/F770W, 16-полосную фотометрию NIRCam и 56 часов спектроскопии NIRSpec/PRISM», — отметили исследователи в статье.

Наблюдения JWST лишь слабо зафиксировали JADES-GS-z14-1 в полосе MIRI/F770W. Кроме того, несмотря на чрезвычайно глубокие данные, в спектроскопии NIRSpec не обнаружено значимых линий ультрафиолетового излучения.

Исследование показало, что физический радиус галактики составляет менее 163 световых лет. Её звёздная масса оценивается в 40 миллионов солнечных масс, а скорость звездообразования подтверждена на уровне примерно двух солнечных масс в год.

Анализ истории звездообразования JADES-GS-z14-1 выявил резкий рост активности в последние 10 миллионов лет. В этот период средняя скорость звездообразования достигала 2,3 солнечных масс в год, что привело к формированию почти 70% её звёздной массы.

Астрономы подчеркнули, что в галактике отсутствуют заметные ультрафиолетовые линии металлов. Это, наряду с интенсивным звездообразованием, указывает на низкую металличность газа (менее 10% от солнечной) и, возможно, высокую долю ускользающих ионизирующих фотонов.

Учёные пришли к выводу, что их открытия помогут лучше понять эволюцию ранних галактик.

«Слабость линий металлов говорит о том, что сильные туманностные линии не являются универсальными для ранних галактик. Эти результаты подчёркивают разнообразие свойств ранних галактик и дают ключевые ограничения на обогащение металлами, звездообразование и условия ионизации в первые 300 миллионов лет после Большого взрыва», — заключили авторы исследования.

Интересный факт: галактика JADES-GS-z14-1 находится так далеко, что мы видим её такой, какой она была всего через 290 миллионов лет после Большого взрыва — это менее 2% от текущего возраста Вселенной.