Телескоп «Джеймс Уэбб» показал, что ранние галактики были хаотичными и неупорядоченными

Астрономы, использующие космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), получили самое детальное на сегодня представление о том, как формировались галактики всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, и обнаружили, что они были гораздо более хаотичными и «неопрятными», чем те, что мы видим сегодня. Автор: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA)

Астрономы, использующие космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), получили самое детальное на сегодня представление о том, как формировались галактики всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, и обнаружили, что они были гораздо более хаотичными и «неопрятными», чем те, что мы видим сегодня.

Команда под руководством исследователей из Кембриджского университета проанализировала более 250 молодых галактик, которые существовали, когда возраст Вселенной составлял от 800 миллионов до 1,5 миллиарда лет. Изучив движение газа внутри этих галактик, исследователи обнаружили, что большинство из них были турбулентными, «комковатыми» системами, которые еще не превратились в гладкие вращающиеся диски, подобные нашему Млечному Пути.

Их результаты, опубликованные в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, позволяют предположить, что галактики постепенно становились более спокойными и упорядоченными по мере эволюции Вселенной. Но в ранней Вселенной звездообразование и гравитационная нестабильность вызывали такую сильную турбулентность, что многим галактикам было трудно «успокоиться».

«Мы видим не просто несколько эффектных исключений — это первый раз, когда мы смогли взглянуть на всю популяцию сразу», — сказала ведущий автор Лола Данэив из Кавлиского института космологии в Кембридже. — «Мы обнаружили огромное разнообразие: некоторые галактики начинают превращаться в упорядоченно вращающиеся системы, но большинство все еще хаотичны, с газом, раздувающимся и движущимся во всех направлениях».

Исследователи использовали инструмент NIRCam телескопа JWST в редко используемом «спектроскопическом режиме», который улавливает слабый свет от ионизированного газообразного водорода в далеких галактиках. Данэив написала новый код для расшифровки этих спектроскопических данных, сопоставив их с изображениями из других обзоров JWST, чтобы измерить, как газ двигался внутри каждой галактики.

«Предыдущие результаты предполагали, что массивные, хорошо упорядоченные диски формировались очень рано, что не соответствовало нашим моделям», — сказал соавтор доктор Сандро Таккелла из Кавлиского института и Кавендишской лаборатории. — «Но, взглянув на сотни галактик с меньшими звездными массами вместо одной или двух, мы видим более полную картину, и она гораздо больше соответствует теории. Ранние галактики были более турбулентными, менее стабильными и росли за счет частых слияний и вспышек звездообразования».

«Эта работа помогает заполнить пробел между эпохой реионизации и так называемым космическим полднем, когда звездообразование достигло пика», — добавила Данэив, которая также связана с Кавендишской лабораторией. — «Она показывает, как строительные блоки галактик постепенно превращались из хаотичных сгустков в упорядоченные структуры, и как формировались такие галактики, как Млечный Путь».

Результаты демонстрируют, как JWST позволяет ученым исследовать динамику галактик в масштабах, которые ранее были невозможны. Будущие исследования будут направлены на объединение этих выводов с наблюдениями за холодным газом и пылью, чтобы составить более полную картину того, как формировались самые ранние галактики.

«Это только начало», — сказал Таккелла. — «С большим объемом данных мы сможем отследить, как эти турбулентные системы росли и превращались в изящные спирали, которые мы видим сегодня».

Больше информации: Лола Данэив и др., The dawn of disks: unveiling the turbulent ionised gas kinematics of the galaxy population at 𝑧 ∼ 4 − 6 with JWST/NIRCam grism spectroscopy, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025). DOI: 10.1093/mnras/staf1540

Источник: University of Cambridge