Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Ученые считают, что это прародитель массивной галактики, похожей на Млечный Путь, наблюдаемой в то время, когда она все еще собиралась из более мелких галактик. Открытие подтверждает наше понимание того, как формируются галактики.

Согласно нынешнему пониманию формирования структур во Вселенной, галактики формируются иерархическим образом, при этом небольшие структуры формируются сначала в очень ранней Вселенной, а затем сливаются, образуя более крупные. Это предсказание теорий и компьютерных симуляций подтверждается наблюдениями за галактиками в различные эпохи истории Вселенной.

Чтобы наблюдать за слиянием самых первых структур, мы должны заглянуть как можно дальше в прошлое. Но эти источники очень малы и слабы, и для их обнаружения требуются передовые технологии.

В новом исследовании был обнаружен ранний прародитель того, что сегодня эволюционирует в массивную галактику размером с Млечный Путь. Эта группа меньших галактик, получившая название CGG-z5, была обнаружена в рамках программы наблюдений под названием «CEERS» с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, и ее можно увидеть, когда Вселенной было всего 1,1 миллиарда лет, что составляет 8% от ее нынешнего возраста.

CGG-z5 был обнаружен с использованием кода GalCluster, который был создан Николаем Силлассеном, студентом магистратуры в Центре космического рассвета (DAWN).

«Я разработал программное обеспечение во время своих исследований для обнаружения структур такого типа, и теперь мы применили его к данным программы CEERS», — говорит Николай Силлассен, который уже нашел похожую, но более близкую группу во время тестирования программного обеспечения. «Приятно видеть, насколько полезным становится мой код».

Невозможно без Джеймса Уэбба

Самые яркие члены группы галактик были обнаружены ранее с помощью космического телескопа Хаббл. Но программа CEERS выявила новых и более мелких участников.

«Другие члены группы маленькие и тусклые. Без чувствительности и пространственного разрешения Джеймса Уэбба мы просто не смогли бы их обнаружить», — объясняет Шуовен Джин, научный сотрудник в Центре космического рассвета (DAWN) и ведущий автор текущего исследования.

Каким именно будет «будущее» галактической группы CGG-z5, конечно, неизвестно. Вместо того, чтобы сформировать единую галактику, может случиться так, что группа эволюционирует в большое скопление галактик в более позднее время. Еще одна возможность состоит в том, что они на самом деле не так компактно расположены, как кажется, а вместо этого являются частью нитевидной структуры, которую мы просто видим от одного конца до другого.

Помощь от компьютерных симуляций

Чтобы различать эти сценарии, необходимы более точные наблюдения с использованием более трудоемкой спектроскопии. А пока на помощь приходят компьютерные симуляции:

«Чтобы лучше понять природу и эволюцию CGG-z5, мы искали аналогичные структуры в крупномасштабных гидродинамических симуляциях», — говорит Асвин Виджаян, научный сотрудник Центра космического рассвета, который проводил анализ моделирования в исследовании. «Мы нашли 14 структур, которые точно соответствуют физическим свойствам наблюдаемой нами группы CGG-z5, а затем проследили эволюцию этих структур во времени в моделировании, от ранней Вселенной до современной эпохи.

Хотя точное развитие эволюции этих 14 структур различно, всех их постигла одна и та же участь: примерно через 0,5–1 миллиард лет они сливаются, образуя единую галактику, которая к тому времени, когда возраст Вселенной составляет половину ее нынешнего возраста, массы сравнимы с Млечным Путем.

«Учитывая предсказания симуляций, можно предположить, что система CGG-z5 также пойдет по тому же эволюционному пути, и что мы зафиксировали процесс слияния маленьких галактик в единую массивную галактику», — говорит Шуовен Джин.

«Интересно, что количество этих ранних групп, таких как CGG-z5, в заданном объеме пространства аналогично количеству массивных галактик в более поздние космические времена», — говорит Георгиос Магдис, доцент DAWN и участник исследования. «Это делает сливающиеся группы привлекательными в качестве основных прародителей массивных галактик в более поздние эпохи».

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.