По материалам статьи «Scientists Discover Most Distant Alien Galaxy, and It Defies Explanation» Vice.
Согласно двум новым исследованиям, астрономы заметили галактику, расположенную на расстоянии 13,5 миллиарда световых лет от Земли (всего через 330 миллионов лет после Большого взрыва), что делает ее самым далеким объектом, когда-либо замеченным людьми.
Эта галактика под названием HD1 находится на 100 миллионов световых лет дальше, чем предыдущий обнаруженный самый далекий объект, и излучает яркое ультрафиолетовое свечение, которое в настоящее время не поддается объяснению. Галактику заметил доцент Токийского университета Юичи Харикане, он же является ведущим автором исследования, где и сообщается о прорыве (впервые опубликовано в научном журнале The Astrophysical Journal).
В сопутствующем исследовании, опубликованном в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters в соавторстве с Харикане, говорится, что обнаружение HD1 и галактики HD2, которая немного ближе к Земле, «открыло новое окно в формировании галактик» и предложило «замечательную лабораторию для изучения Вселенной». Действительно, такие открытия могут дать первое представление о древнейших звездах или пролить свет на давние вопросы о формировании сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.
«Я был очень удивлен, когда нашел этот объект, потому что его цвет (яркость в каждой фотометрической полосе) удивительно хорошо соответствовал ожидаемым характеристикам галактики в 13,5 миллиарда световых лет от нас, вызывая у меня мурашки», — прокомментировал Юичи Харикане. Он поблагодарил своего коллегу Акио Иноэ, который подтвердил, что HD1 является «удивительным объектом», и отметил, что до нового исследования ученые даже не выдвигали кандидатов на объекты, существовавшие 13,5 миллиарда лет назад. А теперь их два.
Харикане и его коллеги вдохновились на исследование аналогичными научными работами, которые отодвинули временную шкалу наблюдений за Вселенной. Действительно, новое исследование появилось всего через неделю после того, как в не связанной с ним работе объявили об открытии самой далекой из когда-либо замеченных звезд.
Чтобы исследовать очень далекие галактики, ученые проанализировали более 1200 часов наблюдений с телескопов Subaru, VISTA, Британского инфракрасного телескопа и космического телескопа Spitzer. Этот огромный набор данных выявил контрольное красное свечение далеких галактик, которое было вызвано тем, что длины волн их света растягиваются, когда они перемещаются в космосе на миллиарды световых лет.
Затем команда подтвердила открытие HD1, используя радиотелескоп с миллиметровой и субмиллиметровой длиной волны Atacama (ALMA) — один из самых чувствительных телескопов в мире. ALMA также раскрыл необычный спектр галактики, который чрезвычайно ярко светится в ультрафиолетовом свете, предполагая, что там происходит какой-то энергетический процесс.
Одно из возможных объяснений кроется в том, что HD1 заполнена первыми звездами, когда-либо сиявшими во Вселенной, — теоретической группой, известной как население III (Population III), которая никогда не наблюдалась и, как считается, полностью состоит из более легких элементов (водород и гелий). Ультрафиолетовое свечение также может быть вызвано взаимодействием со сверхмассивной черной дырой внутри галактики, что дало бы прекрасную возможность ответить на вопросы о быстром росте таких огромных объектов в ранней Вселенной.
«Оба этих сценария окажут большое влияние на изучение формирования и эволюции галактик, — отметил Харикане. — Звезды населения III еще не найдены. Поэтому, если подтвердится, что у HD1 есть звезды данной группы, это будет первый отчет, который даст представление о временной шкале формирования звезд населения III. Если HD1 содержит сверхмассивную черную дыру, она будет самой удаленной из подтвержденных сверхмассивных черных дыр и станет ключом к пониманию того, что является источником сверхмассивных черных дыр».
С этой целью Харикане и его коллеги стремятся провести последующие наблюдения за звездами с помощью телескопов нового поколения, в том числе космического телескопа «Джеймс Уэбб», который был запущен в декабре 2021 года.
«Спектроскопические наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» позволят не только определить точное расстояние до HD1, но и различить эти два сценария, обнаружив сильную линию дважды ионизированного гелия, создаваемую звездами населения III», — уточняет Харикане.
Наблюдения за этими очень далекими галактиками позволяют исследователям понять, когда и как формируются первые галактики. Подтверждение существования этих космических объектов напрямую ограничивает временную шкалу образования галактик в ранней Вселенной, а исследование физических свойств (например, звезд населения III, сверхмассивной черной дыры) улучшает понимание того, как формируются эти галактики.