Науковці зафіксували наявність атомарного кисню в галактиці GHZ2 — об’єкті, світло від якого йшло до Землі понад 13,4 мільярда років. Це означає, що ми бачимо її у стані, в якому вона була менш ніж через 400 мільйонів років після Великого вибуху. Дослідження провели за допомогою телескопів ALMA та James Webb. Про відкриття передає КРВ.медіа з посиланням на публікацію в журналі Nature Astronomy.
Кисень у молодому Всесвіті
Міжнародна команда вчених провела спільне спостереження за допомогою двох надпотужних телескопів — ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) і космічного телескопа James Webb. Телескопи були спрямовані на область неба, яка здається повністю порожньою для неозброєного ока.
Як пояснив астроном Хорхе Завала з Національної астрономічної обсерваторії Японії, метою було зафіксувати спектральні лінії елементів, що виникли в перші епохи існування Всесвіту. В результаті вчені виявили випромінювання атомів водню та кисню — важливих маркерів процесів формування перших зірок.
Особливо важливою стала фіксація іонізованого кисню. У цьому стані атоми втрачають електрони під дією інтенсивного випромінювання, що вказує на присутність молодих, масивних і гарячих зірок.
Галактика GHZ2 — компактна й масивна
GHZ2 має масу, еквівалентну кільком сотням мільйонів Сонць, але її розмір — лише кілька сотень світлових років. Така щільність нагадує сучасні кульові скупчення — щільні групи зірок, що утворилися мільярди років тому.
За оцінками вчених, ця галактика існувала приблизно через 400 мільйонів років після Великого вибуху — на початку епохи «космічного світанку», коли у Всесвіті почали формуватися перші зоряні системи.
GHZ2 також характеризується низькою металічністю — це вміст хімічних елементів, важчих за водень і гелій. У контексті астрофізики до «металів» відносять усі такі елементи, незалежно від їхньої форми у звичних умовах. У GHZ2 рівень металічності становить близько 10% від рівня, притаманного нашому Сонцю, що є типовим для об’єктів молодого Всесвіту.
Зореутворення — не поступове, а вибухове
GHZ2 випромінює інтенсивне світло, яке генерують короткоживучі, масивні зірки. Ці зірки народжуються у хвилях — зореутворення має імпульсний характер, тобто відбувається у вигляді раптових, інтенсивних спалахів, а не повільно й рівномірно.
Це відкриття узгоджується з гіпотезою, що в ранньому Всесвіті галактики швидко проходили фази активного росту. Іонізовані елементи, як-от кисень, утворюються саме внаслідок таких зіркових процесів. Їхнє випромінювання дає змогу «побачити» хімічний склад об’єкта з відстані понад 13 мільярдів світлових років.
Ще одним підтвердженням молодості та активності GHZ2 є її значне червоне зміщення — явище, при якому довжина хвилі світла збільшується внаслідок розширення Всесвіту. Це дозволяє точно визначити, наскільки далеко й давно існувала галактика.
Можливий зв’язок із кульовими скупченнями
Однією з найбільш цікавих гіпотез, які виникли після дослідження GHZ2, є її потенційний зв’язок з утворенням кульових скупчень — щільних і довгоживучих груп зірок, які існують у галактиках, зокрема й у Чумацькому Шляху.
Деякі властивості GHZ2 — компактність, хімічний склад і тип зоряного населення — схожі на сучасні кульові скупчення. Це дозволяє припустити, що ранні галактики такого типу могли бути структурними «зародками» майбутніх зоряних систем.
Якщо ці припущення підтвердяться подальшими спостереженнями, це допоможе заповнити один з головних прогалин в астрофізиці: як саме виникли кульові скупчення та чому їхня структура зберігається мільярди років.
Що далі — телескопи майбутнього й нові дані
Астроном Том Бакс із Чалмерського університету в Швеції зазначає, що відкриття GHZ2 — результат багаторічної роботи з аналізу галактик раннього Всесвіту. Надалі планується збільшення часу спостережень із ALMA та James Webb, щоб вивчити детальніше хімічний склад таких галактик.
Особливу увагу вчені звертатимуть на фіксацію додаткових спектральних ліній, які можуть розкрити хімію, структуру та можливу наявність чорних дір у центрі ранніх галактик. Синергія радіоспостережень (ALMA) й інфрачервоних даних (JWST) вже довела свою ефективність у таких завданнях.
Ці дослідження дозволяють краще зрозуміти, як за короткий період після Великого вибуху сформувалися перші структури Всесвіту — галактики, зорі, метали та, можливо, навіть надмасивні чорні діри.
Раніше ми писали, що телескоп Джеймса Вебба зафіксував полярне сяйво на Юпітері
