Вращение древней галактики предполагает, что первые звезды Вселенной быстро объединились в диски

Астрономы обнаружили вращение галактики всего через 550 миллионов лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял 4% от ее нынешнего возраста. Вращение предполагает, что эта маленькая галактика была не аморфным пятном, а скорее организованным диском, точно так же, как Млечный Путь и подобные галактики, у которых было более 13 миллиардов лет, чтобы созреть. Это еще одно свидетельство того, что галактики растут и развиваются быстрее, чем ожидали теоретики.

На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббла, гравитация скопления галактик помогает увеличить галактику MACS1149-JD1 (вставка), самый далекий из известных вращающихся дисков. НАСА

Звезды, сливающиеся в диск на столь раннем этапе, не противоречат существующим теориям, но расширяют их, говорит Сара Босман из Института астрономии Макса Планка, не участвовавшая в исследовании. — Вполне возможно, что так рано.

Звезды в этой задающей моду галактике также были зрелыми, что указывает на то, что они образовались на 300 миллионов лет раньше, когда Вселенной было всего 250 миллионов лет. Это хорошие новости для будущего космического телескопа Джеймса Уэбба, который был запущен в прошлом году и , как ожидается, начнет научную работу в следующем месяце . Если эти первые галактики породили множество звезд во вспышках на раннем этапе, они, вероятно, будут «достаточно яркими, чтобы их мог увидеть Уэбб», — говорит Ричард Эллис, астроном из Университетского колледжа Лондона и соавтор нового исследования. Астрономы надеются, что инструмент стоимостью 10 миллиардов долларов покажет множество ранних галактик, а не только самые большие и яркие выбросы, чтобы они могли понять, как формировались и развивались эти ранние агломерации.

Галактика, названная MACS1149-JD1 или просто JD1 для краткости, не является самой далекой из известных, но сейчас это самая далекая галактика, о динамике которой известно что-либо. Команда, в которую входил Эллис, обнаружила JD1 в 2018 году как нечеткое пятно на изображениях, полученных с Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA), набора из 66 радиотелескопов высоко в чилийских Андах, и Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, также в Чили. По его цвету Эллис и его коллеги знали, что по крайней мере некоторые из его звезд были зрелыми, потому что они имеют тенденцию краснеть с возрастом. Но команда не знала о том, как были организованы эти звезды.

Они решили рассмотреть ALMA подольше и поближе. Такие массивы телескопов имеют возможность «приближать», раздвигая тарелки дальше друг от друга и объединяя их сигналы с помощью процесса, известного как интерферометрия. Команда наблюдала JD1, когда тарелки были разбросаны по площади в 2,5 километра в поперечнике, что давало четкость зрения одной тарелки такого размера.

Когда астрономы смотрят на такие далекие объекты, их свет смещается в сторону красного конца спектра, потому что фотоны растягиваются из-за расширения Вселенной во время их полета. Степень этого «красного смещения» говорит астрономам, насколько далеко находится объект. С новым изображением JD1 с высоким разрешением исследователи также смогли увидеть крошечные различия в красном смещении на поверхности галактики, такие изменения, которые вы ожидаете от вращающегося объекта, в котором одна часть движется к наблюдателю, а другая — от него. . Как сообщает сегодня команда в Astrophysical Journal Letters , разница в скорости между одной и другой сторонами галактики составляла 120 километров в секунду . «Мы были очень взволнованы, когда увидели карту скоростей, — говорит Эллис.

Исследователи поместили распределение скоростей в модель галактики, и она хорошо согласуется с дисковой галактикой, имеющей массу от 1 миллиарда до 2 миллиардов Солнц. Это ничтожно мало по сравнению с Млечным Путем, который содержит 1 триллион солнечных масс, и, следовательно, JD1 вращается медленнее, чем наша галактика, примерно в четверть скорости нашей галактики. Обнаружение вращающейся галактики на столь раннем этапе истории Вселенной «удивительно», говорит Босман, но данные «полностью согласуются с диском».

Астрономам не придется долго ждать, чтобы выяснить, является ли JD1 единственной в своем роде или дисковые галактики были обычным явлением в молодости Вселенной. Ожидается, что всего через несколько недель телескоп Уэбба обнаружит гораздо больше галактик в первые полмиллиарда лет существования Вселенной. «Мы перейдем от однозначных чисел к сотням, — говорит Босман. — По крайней мере, я на это надеюсь!

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.