Космический телескоп Уэбба обнаружил самые далекие сложные органические молекулы во Вселенной

Профессор астрономии и физики Университета Иллинойса Урбана-Шампейн Хоакин Виейра и аспирант Кедар Фадке сотрудничали с исследователями Техасского университета A&M и международной группой ученых, чтобы различить инфракрасные сигналы, генерируемые некоторыми из более массивных и более крупных пылинок в галактике и недавно обнаруженные молекулы углеводородов

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

«Этот проект начался, когда я учился в аспирантуре, изучая трудно обнаруживаемые, очень далекие галактики, закрытые пылью», — сказал Виейра. «Пылинки поглощают и переизлучают около половины звездного излучения, производимого во Вселенной, делая инфракрасный свет от далеких объектов чрезвычайно слабым или не обнаруживаемым в наземные телескопы».

В новом исследовании JWST получил импульс от гравитационного линзирования. «Это увеличение происходит, когда две галактики почти идеально выровнены с точки зрения Земли, а свет от фоновой галактики искажается и увеличивается галактикой переднего плана в кольцеобразную форму, известную как кольцо Эйнштейна», — сказал Виейра.

Команда сфокусировала JWST на SPT0418-47 — объекте, обнаруженном с помощью телескопа Южного полюса Национального научного фонда и ранее идентифицированном как покрытая пылью галактика, увеличенная примерно в 30–35 раз за счет гравитационного линзирования. Исследователи заявили, что SPT0418-47 находится в 12 миллиардах световых лет от Земли, что соответствует времени, когда Вселенной было менее 1,5 миллиардов лет, или около 10% от ее нынешнего возраста.

«До того, как мы получили доступ к объединенной силе гравитационного линзирования и JWST, мы не могли ни увидеть, ни пространственно разрешить фактическую фоновую галактику через всю пыль», — сказал Виейра.

Спектроскопические данные JWST предполагают, что затененный межзвездный газ в SPT0418-47 обогащен тяжелыми элементами, что указывает на то, что поколения звезд уже жили и умирали. Конкретное соединение, обнаруженное исследователями, представляет собой молекулу полициклического ароматического углеводорода или ПАУ. На Земле эти молекулы можно найти в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания или лесных пожаров. По словам исследователей, эти органические молекулы, состоящие из углеродных цепей, считаются основными строительными блоками самых ранних форм жизни.

«Это исследование говорит нам прямо сейчас: мы можем видеть все регионы, где расположены эти более мелкие пылинки — регионы, которые мы никогда не могли видеть до JWST», — сказал Фадке. «Новые спектроскопические данные позволяют нам наблюдать атомный и молекулярный состав галактики, обеспечивая очень важную информацию о формировании галактик, их жизненном цикле и их развитии».

«Мы не ожидали этого», — сказал Виейра. «Обнаружение таких сложных органических молекул на таком огромном расстоянии меняет правила игры в отношении будущих наблюдений. Эта работа — только первый шаг, и мы только сейчас учимся использовать ее и изучаем возможности».

«Очень здорово, что галактики, которые я обнаружил во время написания диссертации, однажды будут обнаружены JWST», — сказал Виейра. «Я благодарен налогоплательщикам США, Национальному научному фонду и НАСА за финансирование и поддержку как SPT, так и JWST. Без этих инструментов это открытие никогда бы не было сделано».