В статье, опубликованной в Nature, подробно описаны находки с использованием новых данных космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Результаты показывают, что массивная галактика в ранней вселенной— наблюдавшаяся 11,5 миллиардов лет назад (космическое красное смещение 3,2), имеет чрезвычайно древнюю популяцию звезд, сформировавшихся намного раньше — на 1,5 миллиарда лет раньше по времени (красное смещение около 11). Наблюдение переворачивает текущее моделирование, поскольку скопилось недостаточно темной материи в достаточной концентрации, чтобы инициировать их образование.
Выдающийся профессор Технологического университета Суинберна Карл Глейзбрук руководил исследованием и международной командой, которая использовала JWST для спектроскопических наблюдений этой массивной неподвижной галактики.
"Мы искали эту конкретную галактику в течение семи лет и часами наблюдали за ней с помощью двух крупнейших телескопов на земле, чтобы выяснить, сколько ей лет. Но она была слишком красной и слишком тусклой, и мы не смогли ее измерить. В конце концов, нам пришлось покинуть Землю и использовать JWST, чтобы подтвердить ее природу ".
Формирование галактик является фундаментальной парадигмой, лежащей в основе современной астрофизики, и предсказывает сильное сокращение числа массивных галактик в ранние космические времена. Чрезвычайно массивные галактики в состоянии покоя в настоящее время наблюдаются уже через один-два миллиарда лет после Большого взрыва, что бросает вызов предыдущим теоретическим моделям.
Выдающийся профессор Глейзбрук работал с ведущими исследователями со всего мира, в том числе с доктором Темией Нанаяккарой, доктором Лалитвади Кавинваничакидж, доктором Колином Джейкобсом, доктором Гарри Читтенденом, доцентом Гленном Г. Качпржаком и доцентом Иво Лаббе из Центра астрофизики и суперкомпьютеров Суинберна.
"Это была во многом командная работа, начиная с инфракрасных исследований неба, которые мы начали в 2010 году и которые позволили нам идентифицировать эту галактику как необычную, и заканчивая нашими многочасовыми исследованиями на телескопе Keck and Very Large, где мы пытались, но не смогли подтвердить это, и, наконец, в прошлом году, когда мы потратили огромные усилия на то, чтобы выяснить, как обрабатывать данные JWST и анализировать этот спектр ".
Доктор Темия Нанаяккара, которая руководила спектральным анализом данных JWST, говорит: "Сейчас мы выходим за рамки того, что было возможно, чтобы подтвердить существование старейших массивных неподвижных монстров, которые существуют глубоко во Вселенной. Это расширяет границы нашего нынешнего понимания того, как формируются и эволюционируют галактики. Ключевой вопрос сейчас заключается в том, как они так быстро формируются на самых ранних стадиях развития Вселенной и какие таинственные механизмы приводят к тому, что они внезапно прекращают формирование звезд, когда это происходит во всей остальной вселенной ".
Доцент Клаудиа Лагос из Университета Западной Австралии (node) Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) сыграла решающую роль в разработке теоретического моделирования эволюции концентраций темной материи для исследования.
"Формирование галактик во многом продиктовано тем, как концентрируется темная материя", - говорит она. "Наличие этих чрезвычайно массивных галактик на столь ранней стадии развития Вселенной создает значительные проблемы для нашей стандартной модели космологии. Это потому, что мы не думаем, что у таких массивных структур темной материи, которые могли бы вместить эти массивные галактики, еще было время сформироваться. Необходимы дополнительные наблюдения, чтобы понять, насколько распространенными могут быть эти галактики, и помочь нам понять, насколько действительно массивны эти галактики ".
Глейзбрук надеется, что это может стать новым открытием для нашего понимания физики темной материи, заявляя: "JWST находит все больше свидетельств раннего формирования массивных галактик. Этот результат устанавливает новый рекорд для этого явления. Хотя это очень поразительно, это всего лишь один объект. Но мы надеемся найти больше, и если мы это сделаем, это действительно перевернет наши представления о формировании галактик ".
Источник: Nature, Технологический университет Суинберна
На изображении:
JWST-7329: редкая массивная галактика, сформировавшаяся очень рано во Вселенной. На этом изображении JWST NIRCAM показана галактика с красным диском, но по одним изображениям ее трудно отличить от других объектов. Спектральный анализ ее света с помощью JWST выявил ее аномальную природу – она сформировалась около 13 миллиардов лет назад, хотя в ней содержится примерно в 4 раза больше звездной массы, чем в нашем Млечном Пути сегодня.
Фото: Космический телескоп Джеймса Уэбба
Дополнительные материалы
