Благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба астрономы могут увидеть одни из первых галактик в истории Вселенной. Что эти изображения могут рассказать нам о происхождении и жизни галактик?
С момента первого выпуска данных космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST) в июле 2022 года стало ясно, что этот телескоп полностью изменит наш взгляд на далекую Вселенную. Галактики , которые казались бесцветными пятнами при наблюдении с помощью космического телескопа Хаббл , теперь могут быть разделены с невероятной детализацией, несмотря на то, что Хаббл был одним из ведущих телескопов мира в течение последних 30 лет.
Способность измерять формы галактик (так называемая морфология) необходима, если мы хотим понять, как образовались галактики, в том числе и наши собственные. Галактики обычно бывают двух форм: тонкие изящные дисковые галактики и сферические эллиптические галактики , но до сих пор неясно, как и когда возникли эти различные галактические структуры. В недавней работе использовались предыдущие наблюдения JWST за большим скоплением галактик , названным SMACS 0723, для измерения формы очень далеких галактик. С помощью этих захватывающих новых данных авторы надеются расширить наше понимание эволюции галактик вплоть до самого начала Вселенной.
Крупный план первых галактик
Эта фотография SMACS 0723 — одна из первых фотографий, опубликованных JWST. Скопление находится на расстоянии около 4 миллиардов световых лет с красным смещением 0,4, но эта работа охватывает еще более далекие галактики на заднем плане этого изображения, многие из которых были увеличены за счет гравитационного линзирования скопления . В частности, существует 280 фоновых галактик с красным смещением от 1,5 до 8, что означает, что мы видим их только через 1-4 миллиарда лет после Большого взрыва .
Авторы сначала измеряют форму галактик, используя количественные свойства галактик, такие как их концентрация и асимметрия. Тем не менее, их действительно захватывающие открытия были сделаны путем визуальной классификации этих галактик, разбив их на три категории: диски, сфероиды и «сингулярные».
Галактики этого третьего класса имеют неправильную форму, которая может быть вызвана такими процессами, как вспышки звезд или приливные взаимодействия. В качестве альтернативы, столкновения между галактиками, которые происходят в настоящее время, могут привести к образованию этих «пекулярных» галактик. Считается, что эти бурные события играют важную роль в эволюции галактик: в ранней Вселенной синтез позволил накопить большое количество массы, которая позже может сформировать галактический диск. Позже они могут разрушить эти хрупкие дисковые структуры, превратив дисковые галактики в безликие эллиптические галактики.
Оказывается, при больших красных смещениях (между 3 и 6) около половины галактик имеют форму диска. Это намного больше, чем считалось ранее — данные HST показывают, что при аналогичных значениях красного смещения он обнаружил долю дисковых галактик менее 10%! Интересно, что согласно JWST доля дисковых галактик остается более или менее постоянной во всем диапазоне красных смещений.
Менее бурная вселенная?
Наша нынешняя идея о том, что слияния собирают галактики в ранней Вселенной, означает, что мы ожидаем найти много пекулярных галактик и несколько дисковых галактик с большим красным смещением, поскольку дисковые галактики все еще формируются. Однако почти постоянная доля дисковых галактик, обнаруженная в этом исследовании, указывает на то, что дисковые галактики (такие как Млечный Путь ) существуют в довольно стабильном состоянии более 10 миллиардов лет, что, кажется, противоречит нашим старым представлениям.
Так что же происходит? Есть несколько способов интерпретировать эти результаты. Возможно, почти все слияния происходят очень рано во Вселенной, быстро формируя дисковые галактики, и что эти галактики сохранились до наших дней, потому что недавние слияния происходят намного реже, чем предполагают наши современные теории. Возможно, что только некоторые классы галактик образуются путем слияния, или даже слияния просто гораздо менее вероятны, чтобы разрушить структуры дисковых галактик, чем считалось ранее.
Независимо от того, что происходит, это указывает на то, что нам, возможно, потребуется уточнить современные теоретические представления о том, как галактики собираются и развиваются в результате слияния, что является одним из ключевых предсказаний нашей широко принятой модели Вселенной ( лямбда-модель холодной темной материи или ΛCDM).). Некоторые статьи, основанные на этой работе, пошли еще дальше, заявив, что исследование опровергает CDM и даже Большой взрыв. Однако, несмотря на отсылку к эмо-попу 80-х в названии статьи, паниковать не стоит. Адаптация теории к новым данным является нормальной частью научного процесса. На самом деле эта статья захватывающая: она говорит нам, что мы до сих пор не знаем, откуда взялась структура галактик, но новые исследования с помощью телескопа Уэбба наконец-то дадут нам шанс понять происхождение и жизнь галактик.
