Телескоп «Джеймс Уэбб» показал хаотичные ранние галактики

Астрономы с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» получили наиболее детальное представление о том, как формировались галактики всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Оказалось, что эти ранние галактики были гораздо более хаотичными и турбулентными, чем изящные спирали, которые мы видим сегодня.

Исследователи из Кембриджского университета изучили более 250 молодых галактик, существовавших, когда Вселенной было от 800 миллионов до 1,5 миллиардов лет. Отслеживая движение газа внутри этих систем, они обнаружили, что большинство из них были крайне нестабильны и заполнены сгустками газа и звёзд, а не гладкими вращающимися дисками, как у зрелых галактик вроде Млечного Пути.

Результаты, опубликованные в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показывают, что галактики постепенно переходили от хаотичных к стабильным структурам по мере эволюции Вселенной. В ранний период космической истории интенсивное звездообразование и гравитационные силы так сильно перемешивали газ, что многим галактикам было трудно войти в стабильное вращение.

«Мы видим не просто несколько эффектных исключений — мы впервые можем взглянуть на всю популяцию сразу», — сказала ведущий автор Лола Данэив из Кавли-института космологии. «Мы обнаружили огромное разнообразие: некоторые галактики начинают упорядоченно вращаться, но большинство всё ещё хаотичны, с газом, раздувающимся и движущимся во всех направлениях».

Для исследования этих далёких галактик команда использовала прибор NIRCam на телескопе «Джеймс Уэбб» в специальном «спектральном режиме», который регистрирует слабый свет от ионизированного водородного газа. Данэив разработала новое программное обеспечение для расшифровки сложных данных, связав их с изображениями из других обзоров «Уэбба», чтобы отследить движение газа внутри каждой галактики.

«Предыдущие результаты предполагали существование массивных, хорошо упорядоченных дисков, сформировавшихся очень рано, что не соответствовало нашим моделям», — отметил соавтор доктор Сандро Таккелла. «Но, изучив сотни галактик с меньшей звёздной массой вместо одной-двух, мы видим общую картину, и она гораздо лучше согласуется с теорией. Ранние галактики были более турбулентными, менее стабильными и росли за счёт частых слияний и вспышек звездообразования».

«Эта работа помогает заполнить пробел между эпохой реионизации и так называемым космическим полднем, когда звездообразование достигло пика», — добавила Данэив. «Она показывает, как строительные блоки галактик постепенно превращались из хаотичных сгустков в упорядоченные структуры, и как формировались галактики, подобные Млечному Пути».

Исследование подчёркивает, как «Джеймс Уэбб» позволяет астрономам изучать динамику галактик с беспрецедентной детализацией. Дальнейшая работа объединит эти данные с наблюдениями холодного газа и пыли, чтобы создать более полное понимание того, как собирались первые галактики Вселенной.