
Эта галактика в сто раз меньше Млечного Пути, но удивительно зрелая для столь раннего периода существования Вселенной. Подобно большому городу, эта галактика имеет плотное скопление звезд в своем ядре, но становится менее плотной в галактических "пригородах". И подобно большому городу, эта галактика начинает разрастаться, ускоряя звездообразование на окраинах.
Это самое раннее в истории обнаружение вывернутого наизнанку роста галактик. До Уэбба не было возможности изучить рост галактик на столь ранних этапах истории Вселенной.
Хотя изображения, полученные с помощью Webb, представляют собой моментальный снимок, исследователи из Кембриджского университета говорят, что изучение подобных галактик может помочь нам понять, как они превращаются из облаков газа в сложные структуры, которые мы наблюдаем сегодня.
«Вопрос о том, как галактики эволюционируют в течение космического времени, является важным в астрофизике», — сказал соавтор исследования доктор Сандро Такчелла из Кембриджской лаборатории Кавендиша.
«У нас было много отличных данных за последние десять миллионов лет и о галактиках в нашем уголке Вселенной, но теперь с помощью Уэбба мы можем получать наблюдательные данные за миллиарды лет назад, изучая первые миллиарды лет космической истории, что открывает множество новых вопросов».
Галактики, которые мы наблюдаем сегодня, растут за счёт двух основных механизмов: либо они притягивают или поглощают газ для формирования новых звёзд, либо растут за счёт слияния с более мелкими галактиками. Вопрос о том, действовали ли другие механизмы в ранней Вселенной, остаётся открытым, и астрономы надеются получить на него ответ с помощью «Уэбба».
«Вы ожидаете, что галактики начнут формироваться с небольших газовых облаков, которые под действием собственной гравитации схлопнутся, образуя очень плотные ядра звёзд и, возможно, чёрные дыры», — сказал Такчелла.
«По мере роста галактики и увеличения количества звёздных формирований она становится похожей на фигуриста, выполняющего вращения: когда фигурист разводит руки в стороны, он набирает скорость и вращается всё быстрее и быстрее. Галактики в чём-то похожи на это: газ, поступающий с всё больших и больших расстояний, вращает галактику, поэтому они часто имеют спиральную или дискообразную форму».
Эта галактика, наблюдаемая в рамках проекта JADES (Расширенный внегалактический обзор JWST), активно формирует звёзды в ранней Вселенной. У неё очень плотное ядро, которое, несмотря на относительно молодой возраст, по плотности сопоставимо с современными массивными эллиптическими галактиками, в которых в 1000 раз больше звёзд. Большая часть звёздного формирования происходит дальше от ядра, а «скопление» звёзд формируется ещё дальше.
Активность звездообразования сильно возрастает по мере приближения к окраинам, так как звездообразование распространяется и галактика увеличивается в размерах. Этот тип роста был предсказан теоретическими моделями, но благодаря Уэббу теперь его можно наблюдать.
"Одна из многих причин, по которой Уэбб так сильно меняет нас, астрономов, заключается в том, что теперь мы можем наблюдать то, что ранее предсказывалось с помощью моделирования", - сказал соавтор Уильям Бейкер, аспирант Кавендишского университета. "Это все равно что иметь возможность проверить свое домашнее задание".
Используя Уэбб, исследователи извлекли информацию из света, излучаемого галактикой на разных длинах волн, которую затем использовали для оценки количества молодых звезд по сравнению со старыми, что преобразовано в оценку звездной массы и скорости звездообразования.
Поскольку галактика очень компактна, отдельные изображения галактики были "смоделированы заранее", чтобы учесть инструментальные эффекты. Используя моделирование звездного населения, которое включает в себя предписания по выбросу газа и поглощению пыли, исследователи обнаружили в ядре более старые звезды, в то время как окружающий компонент диска подвергается очень активному звездообразованию.
Эта галактика удваивает свою звездную массу на окраинах примерно каждые 10 миллионов лет, что происходит очень быстро: галактика Млечный Путь удваивает свою массу только каждые 10 миллиардов лет.
Плотность ядра галактики, а также высокая скорость звездообразования предполагают, что эта молодая галактика богата газом, необходимым ей для образования новых звезд, что может отражать различные условия в ранней вселенной.
"Конечно, это всего лишь одна галактика, поэтому нам нужно знать, что делали другие галактики в то время", - сказал Такчелла.
"Все ли галактики были похожи на эту? Сейчас мы анализируем аналогичные данные из других галактик. Рассматривая различные галактики на протяжении космического времени, мы, возможно, сможем реконструировать цикл роста и продемонстрировать, как галактики вырастают до своих возможных размеров сегодня ".
Источник: Nature Astronomy, Кембриджский университет
На изображении:
Галактика NGC 1549, видимая через 700 миллионов лет после Большого взрыва.
Предоставлено: JADES Collaboration