Две независимые группы астрономов сделали удивительное открытие: они обнаружили кислород в самой далёкой известной галактике, JADES-GS-z14-0. Это открытие стало возможным благодаря Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решётке (ALMA), в которой участвует Европейская южная обсерватория (ESO). Это поразительное открытие заставляет астрономов пересмотреть представления о том, как быстро формировались галактики в ранней Вселенной.
JADES-GS-z14-0 была обнаружена в прошлом году и стала самой далёкой из подтверждённых галактик. Её свет преодолел расстояние в 13,4 миллиарда лет, чтобы достичь нас, что делает её ровесницей Вселенной, когда ей было всего 300 миллионов лет, что составляет около 2% от её нынешнего возраста.
Новое открытие кислорода с помощью ALMA, телескопа, расположенного в пустыне Атакама в Чили, свидетельствует о том, что галактика гораздо более химически зрелая, чем ожидалось. «Это всё равно что найти подростка там, где можно было бы ожидать только младенцев», — говорит Сандер Шоувс, аспирант Лейденской обсерватории в Нидерландах и первый автор исследования, которое было принято к публикации в The Astrophysical Journal. «Результаты показывают, что галактика сформировалась очень быстро и также быстро созревает, что добавляет всё больше доказательств того, что формирование галактик происходит гораздо быстрее, чем ожидалось».
Галактики обычно начинают свою жизнь с молодых звёзд, которые состоят в основном из лёгких элементов, таких как водород и гелий. По мере эволюции звёзды создают более тяжёлые элементы, включая кислород, которые рассеиваются по галактике после их смерти. Исследователи считали, что в возрасте 300 миллионов лет Вселенная ещё слишком молода, чтобы иметь галактики, богатые тяжёлыми элементами. Однако два исследования ALMA указывают на то, что JADES-GS-z14-0 содержит примерно в 10 раз больше тяжёлых элементов, чем ожидалось.
«Я был поражён неожиданными результатами, потому что они открыли новый взгляд на первые фазы эволюции галактик», — говорит Стефано Карниани из Высшей нормальной школы Пизы, Италия, и ведущий автор статьи, которая была принята к публикации в Astronomy & Astrophysics. «Доказательства того, что галактика уже является зрелой в молодой Вселенной, поднимают вопросы о том, когда и как образовались галактики».
Обнаружение кислорода также позволило астрономам значительно точнее измерить расстояние до JADES-GS-z14-0. «Обнаружение ALMA обеспечивает необычайно точное измерение расстояния до галактики с погрешностью всего 0,005%. Такой уровень точности — аналогичный точности в пределах 5 см на расстоянии 1 км — помогает улучшить наше понимание свойств далёких галактик», — добавляет Элеонора Парланти, автор и аспирант Высшей нормальной школы в Пизе.
Хотя галактика была первоначально открыта с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, для подтверждения и точного определения её огромного расстояния потребовалась ALMA, — говорит доцент Ричард Боуэнс, член группы в Лейденской обсерватории. «Это демонстрирует удивительную синергию между ALMA и JWST, позволяющую раскрыть формирование и эволюцию первых галактик».
Гергё Поппинг, астроном ESO в Европейском региональном центре ALMA, который не принимал участия в исследованиях, говорит: «Я был действительно удивлён этим четким обнаружением кислорода в JADES-GS-z14-0. Это говорит о том, что галактики могут формироваться быстрее после Большого взрыва, чем считалось ранее». «Этот результат демонстрирует важную роль, которую ALMA играет в раскрытии условий, при которых сформировались первые галактики в нашей Вселенной».