Расположенная за сверхскоплением галактик под названием Abell 2744, галактика JD1 имеет гравитационную линзу и отображается три раза.
Согласно принятой космологической модели развития вселенной - первый миллиард лет жизни был решающим периодом в развитии вселенной и ее эволюции. После Большого взрыва, примерно 13,8 миллиарда лет назад, ранняя Вселенная расширилась и остыла настолько, что образовались атомы водорода. Образовавшаяся материя собиралась в сгустки из которой зажглись первые звезды. Появление первых звезд и галактик несколькими сотнями миллионов лет спустя залило Вселенную мощным ультрафиолетовым светом, который начал сжигать или ионизировать водородный туман. Это, в свою очередь, позволило фотонам перемещаться в пространстве, делая Вселенную прозрачной.
Определение типов галактик, которые доминировали в ту эпоху, получившую название эпохи реионизации, является одной из главных целей астрономии сегодня, но до запуска космического телескопа Джеймса Уэбба NASA / ESA / CSA, астрономам не хватало чувствительных инфракрасных приборов, необходимых для изучения галактик первого поколения.
На данный момент большинство галактик обнаруженных с помощью телескопа Webb являются яркими галактиками, которые встречаются редко и не считаются особенно характерными для молодых галактик, населявших раннюю Вселенную.
Ультраяркие галактики, такие как JD1, гораздо более многочисленны, поэтому астрономы считают, что они более характерны для галактик, которые провели процесс реионизации, позволяющий ультрафиолетовому свету беспрепятственно перемещаться в пространстве и времени.
Впервые обнаруженная в 2014 году, галактика JD1 расположена за огромным скоплением галактик Abell 2744, которая находится на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от земли, имеет размер около 350 миллионов световых лет в поперечнике, и массу эквивалентную более чем 4 триллионам солнечных масс.
Совокупная гравитационная сила скопления Abell 2744 искривляет и усиливает свет от JD1, которая находится за ней, в результате чего слабый свет от JD1 кажется больше и в 13 раз ярче, чем могло бы быть без линзирования.
Ученые использовали спектрограф ближнего инфракрасного диапазона Webb (NIRSpec) для получения инфракрасного спектра JD1, что позволило им определить ее точный возраст и расстояние от Земли, а также количество звезд, пыли и тяжелых элементов, которые она образовала за свою относительно короткую жизнь.
Поскольку свету требуется время, чтобы добраться до Земли, JD1 видна такой, какой она была примерно 13,3 миллиарда лет назад, когда возраст Вселенной составлял всего около 4% от ее нынешнего.
Сочетание гравитационного увеличения галактики и новых изображений с камеры Вебба в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRCam) также позволило команде изучить структуру галактики с беспрецедентной детализацией и разрешением, выявив три основных удлиненных скопления пыли и газа, в которых формируются звезды.
До запуска Webb, ученые не могли даже мечтать о подтверждении существования такой слабой галактики. Комбинация Уэбба и увеличительной способности гравитационного линзирования - совершает революцию в наблюдениях, которые переписывают книгу о том, как образовались и эволюционировали галактики сразу после Большого взрыва.
Исследование опубликовано 17 мая 2023 года в Nature (doi: 10.1038 / s41586-023-05994- w), Г. Робертс-Борсани и др.. под названием "Природа ультра-тусклой галактики в космические темные века, наблюдаемая с помощью JWST"