На протяжении семи лет группа астрономов охотилась за необычной галактикой в молодой Вселенной в попытке оценить ее возраст. Наконец-то им это удалось. Данные собрали с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб».
Астрономы подтвердили существование крайне массивной галактики JWST-7329 в молодой Вселенной, когда той было 1,75 миллиарда лет (красное смещение z = 3,205). Удивительно, что большинство ее звезд относительно старые — им от одного до полутора миллиарда лет. То есть они сформировались через 400 миллионов лет после Большого взрыва (z = 11). Согласно принятым космологическим моделям, в ту эпоху темная материя еще не успела собраться в крупные сферические гало, в которых она сосредоточена сегодня. Значит, в теории она не могла и спровоцировать массовое образование звезд всего через 0,4 миллиарда лет после Большого взрыва.
Примерная суммарная масса звезд JWST-7329 — 124 миллиарда солнечных масс. Для сравнения: масса звезд Млечного Пути в два раза меньше, около 60 миллиардов солнечных масс.
Согласно стандартной космологической модели, такая галактика могла сформироваться в результате многочисленных слияний более мелких скоплений в ее недавнем прошлом. Проблема в том, что звезды все равно должны быть достаточно молодыми, поскольку их образование, если следовать модели, коррелирует с ростом плотности холодной темной материи.
Авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature, начали охоту за галактикой JWST-7329 после анализа данных инфракрасных наблюдений, начатых в 2010 году. По словам исследователей, на протяжении многих часов они наблюдали за ней с помощью наземных обсерваторий Keck и VLT, но не хватило точности измерений. Объект JWST-7329 был слишком красным и тусклым. Разглядеть его смог телескоп «Джеймс Уэбб».
Судя по полученным данным, JWST-7329 — компактная галактика диаметром примерно 7,5 тысячи световых лет (2,30 килопарсека) без признаков звездообразования. Чтобы потдвердить качество данных и исключить ошибки, авторы исследования использовали несколько специализированных программ. Все они показали, что галактика образовалась за 200-400 миллионов лет, а звездообразование в ней прекратилось за миллиард лет до момента наблюдений.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил немало ярких галактик с активным звездообразованием и красным смещением от 10 до 12, «нарушающих» модель корреляции формирования звезд с концентрацией темной материи. Также на красном смещении от семи до девяти удалось выявить шесть массивных звездообразующих галактик, сопоставимых с новой JWST-7329. Проанализировав их, ученые предположили, что JWST-7329 получилась в результате слияния таких объектов.
Авторы отметили, что главное ограничение их работы — наличие лишь одного объекта для исследования. Если мы найдем больше похожих галактик, тогда можно будет убедиться, что JWST-7329 не уникальна в своем роде и ее породило вовсе не конкретное стечение условий формирования. По словам исследователей, телескоп «Джеймс Уэбб» способен находить подобные объекты, так что это лишь вопрос времени.
