Космический инфракрасный телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил очень далекую массивную спокойную галактику, звездное население которой сформировалось раньше, чем это предсказывается моделью холодной темной материи. Это может означать, что существуют еще не обнаруженные популяции галактик в ранней Вселенной, которые были способны очень быстро наращивать звездную массу, а текущие теоретические механизмы роста галактик необходимо корректировать. Статья опубликована в журнале Nature.
Одним из основных предсказаний доминирующей сегодня космологической модели ΛCDM (модель холодной темной материи) стал иерархический механизм формирования галактик. Предполагается, что вначале происходит слияние небольших гало темной материи, ведущее к появлению все более массивных структур. При этом газ из барионов охлаждается и гравитационно коллапсирует в плотных зонах гало, приводя к появлению звезд. В дальнейшем образующиеся галактики могут сливаться друг с другом, что ведет к возникновению все более массивных звездных систем. Есть ряд расхождений данных наблюдений с этими предположениями, в частности, существование очень массивных галактик, в которых уже затухло звездообразование, уже через один—два миллиарда лет после Большого взрыва.
Группа астрономов во главе с Карлом Глейзбруком (Karl Glazebrook) из Технологического университета Суинберна опубликовала результаты определения свойств очень далекой спокойной галактики ZF-UDS-7329 путем анализа данных наблюдений инструментов NIRSpec и NIRCam «Джеймса Уэбба», полученных в августе 2022 года. Эту галактику выбрали целью для изучения из-за очень красного цвета в сочетании с большой звездной массой и неточного значения красного смещения.
Спектроскопическое красное смещение галактики составляет 3,205. Это означает, что излучение от нее шло до Земли 11,5 миллиарда лет. В зависимости от модели, ее общая звездная масса составляет (1-1,7)×1011 масс Солнца. Она не демонстрирует признаков остаточного звездообразования или активного ядра. При этом ее звездное население очень старо и сформировалось около 1,3-1,6 миллиарда лет назад от возраста галактики (при z около 11) — в эпоху, когда гало темной материи с массами более 1011 масс Солнца, содержащие по оценкам около 16 процентов барионного вещества, еще не возникли, исходя из моделирований.
Ученые предполагают, что объяснить такие аномальные свойства галактики могут быстрое наращивание звездной массы в нескольких менее массивных гало, которые затем слились; экзотические модели темной материи, которые могли создавать массивные гало в ранней Вселенной; или комбинация этих гипотез. В любом случае пока что речь идет об одной подобной необычной системе, а для более точных выводов необходимо открыть другие аналогичные галактики.
Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» напрямую рассмотрел самые далекие звездные скопления в галактике из ранней Вселенной.