Ранні галактики були не такими хаотичними і розвивалися набагато швидше, ніж вважали астрономи раніше.
Це випливає з результатів дослідження, яке «озирнулося» на понад десять мільярдів років назад. Міжнародна група астрономів під керівництвом науковців з Даремського університету, Великобританія, використала космічний телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), щоб знайти докази формування в галактик барів [Бар галактики (англ. bar — перемичка) — складова багатьох спіральних і неправильних галактик, яка лежить у площині диска і має вигляд витягнутого ущільнення із зір і міжзоряного газу.], коли Всесвіту було лише кілька мільярдів років. Результати дослідження опубліковано в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Бари — це видовжені смуги із зір, які містяться в дископодібних або спіральних галактиках, таких як наш Молочний Шлях. Коли бари розвиваються, вони регулюють утворення зір у галактиці, виштовхуючи газ у центральну частину галактики. Їх присутність вказує астрономам на те, що галактики увійшли в стабільну, зрілу фазу.
Попередні дослідження, виконані за допомогою Космічного телескопа імені Габбла, дали змогу виявити галактики, що утворюють бари, вісім — дев’ять мільярдів років тому. Але краща чутливість та інший діапазон довжин хвиль, які має JWST, означає, що дослідники змогли побачити це явище ще далі в минулому. Це означає, що вченим, можливо, доведеться переглянути свої теорії еволюції галактик на ранніх стадіях формування Всесвіту.
Провідний автор Зої Ле Конте, доктор філософії, дослідниця із Центру позагалактичної астрономії фізичного факультету Даремського університету сказала: «Галактики в ранньому Всесвіті розвиваються набагато швидше, ніж ми вважали. Це справжня несподіванка, бо можна було б очікувати, що Всесвіт на цій стадії буде дуже турбулентним — мали б бути численні зіткнення між галактиками та багато газу, який ще не перетворився на зорі.
Зображення галактики EGS_31125 в градаціях сірого такою, якою вона була 10,6 мільярдів років тому. Візуально добре помітно бар (його окреслено на середньому зображенні товстою суцільною фіолетовою лінією) та спіральні рукави (показані слабкими фіолетовими лініями) галактики. Зліва направо: зображення від Космічного телескопа імені Габбла (камера WFC3, фільтр F160W) і космічного телескопа Джеймса Вебба (приймач NIRCam, фільтри F356W і F444W). Це порівняння фільтрів демонструє вплив функції розсіювання точки (Point Spread Function, PSF), чутливості та діапазону довжин хвиль на зображення галактики, зокрема в контексті барів. Авторські права на зображення: Zoe Le Conte (Зої Ле Конте). Фото з сайту https://phys.org.
«Однак завдяки космічному телескопу Джеймса Вебба ми бачимо багато цих перемичок набагато раніше в житті Всесвіту, що означає — галактики були на більш стабільному етапі своєї еволюції, ніж вважали астрономи раніше. Це означає, що нам доведеться переглянути наші погляди на ранню еволюцію галактик».
Дослідники використовували JWST, щоб знайти бари в галактиках, вік яких становить від восьми до 11,5 мільярдів років тому. Вік Всесвіту становить 13,7 мільярдів років.
Із 368 дископодібних галактик, які спостерігали науковці, майже 20 % мали перемички — вдвічі більше, ніж дав змогу виявити «Габбл».
Співавтор дослідження д-р Дімітрі Ґадотті (Dimitri Gadotti) з Центру позагалактичної астрономії фізичного факультету Даремського університету зазначив: «Ми виявили, що в ранньому Всесвіті було набагато більше барів, ніж раніше було виявлено за допомогою Космічного телескопа імені Габбла. Це означає — еволюція галактик під впливом барів, відбувалася набагато довше, ніж вважалося раніше. Той факт, що перемичок набагато більше, є дуже захопливим».
Зображення галактики EGS_31125 в градаціях сірого такою, якою вона була 10,6 мільярдів років тому, отримане за допомогою Космічного телескопа імені Габбла. Перемичку (бар) галактики не видно. Авторські права на зображення: Zoe Le Conte (Зої Ле Конте). Фото з сайту https://phys.org.
«Тепер потрібно ретельно вивчити комп’ютерні моделі Всесвіту, щоб побачити, чи ми отримаємо такі ж результати, як спостереження, які ми зробили за допомогою телескопа Джеймса Вебба. Нам варто розмірковувати за межами того, що, як ми вважали, знаємо».
Коли дослідники дивилися далі в минуле, вони бачити все менше і менше галактик, що утворюють бари. Науковці кажуть: це ймовірно тому, що галактики на більш ранній стадії розвитку Всесвіту можуть бути не так добре сформовані. Наразі також неможливо побачити коротші перемички із зір, які не так легко помітити, навіть із збільшеними можливостями, які має JWST.
Дослідники кажуть, що тепер вони хочуть вивчити ще більше галактик у ранньому Всесвіті, щоб побачити, чи вони також утворили бари. Астрономи сподіваються врешті-решт зазирнути у минуле — на 12,2 мільярда років — щоб поглянути на зростання барів з часом і на те, які механізми стоять за цим зростанням.
Уявлення художника про структуру Молочного Шляху. Бар — жовтувата витягнута структура, що перетинає центр галактики. Авторські права на зображення: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt. Фото з сайту https://phys.org.
Космічний телескоп Деймса Вебба є наступником Космічного телескопа імені Габбла. Це найбільший і найпотужніший космічний телескоп, який досі було коли-небудь створено.
Центр позагалактичної астрономії Даремського університету брав участь у науковій розробці телескопа, зокрема інструмента середнього інфрачервоного діапазону (Mid-Infrared Instrument, MIRI), який використовують для дослідження галактик і чорних дір. Даремський центр передового приладобудування (Durham’s Centre for Advanced Instrumentation) також виготовив частину оптики для приладу в складі спектрографа близького інфрачервоного діапазону (Near Infrared Spectrograph, NIRSpec).
У дослідженні також взяли участь науковці з Інституту обчислювальної космології Даремського університету, Університету Вікторії (Канада), Центру астрофізики Джодрелл Бенк — Манчестерський університет (Великобританія), Європейської південної обсерваторії, кафедри астрономії та атмосферних наук Національного університету Кюнґпук (Республіка Корея), Інституту астрономії Макса Планка (Німеччина) та Екс-Марсельського університету (Франція).
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
