Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил галактику в эпоху Реионизации, которая активно растет изнутри наружу и обладает протобалджем и диском, активно рождающим звезды. Возможно, это прародитель спокойных галактик и современных эллиптических галактик. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Процесс роста галактик зависит от притока и оттока газа, а также от скорости его переработки в звезды. В первом приближении галактики растут изнутри наружу за счет подпитки газом из окологалактического пространства и гало, который, охлаждаясь, постепенно оседает в диске, где рождаются звезды. В реальности на этот процесс сильно влияют активность сверхмассивной черной дыры, вспышки сверхновых и звездные ветра от массивных звезд, а также взаимодействия и слияния галактик, из-за чего некоторые системы могут расти снаружи внутрь. В результате возникает сложная и разнообразная картина из галактик на разных этапах роста и с разными скоростями звездообразования, которые существовали в разные космологические времена.
К настоящему моменту известно, что большая часть галактик в Местной Вселенной сформировалась в эпоху космического полудня (красные смещения от одного до трех), однако неясно, каким образом росли их балджи. Чтобы понять это, необходимы наблюдения за галактиками, существовавшими в эпоху Реионизации (красные смещения более шести), которые также могли заметно изменять свою форму и плотность из-за перепадов притока и оттока газа.
Группа астрономов во главе с Уильямом Бейкером (William M. Baker) из Кавендишского университета сообщила, что обнаружила галактику со зрелой структурой, которая существовала в эпоху Реионизации. Галактику JADES-GS+53.18343−27.79097 нашли в рамках программы JADES в поле обзора неба GOODS-S при анализе данных наблюдений инструментов NIRCam и NIRSpec «Джеймса Уэбба».
Спектроскопически подтвержденное красное смещение галактики составляет 7,43, что соответствует отметке возраста Вселенной в 700 миллионов лет. У нее выделяется ядро с эффективным радиусом около 260 световых лет, диск (или вращающаяся структура из ионизированного газа) с эффективным радиусом около 1304 световых лет и сгусток с относительно малой массой звезд, зато очень активным звездообразованием. Ядро является наиболее массивным из компонентов галактики и сейчас переживает спад звездообразования, в то время как диск — всплеск звездообразования. Что касается сгустка, то он достаточно молод и может быть результатом гравитационной нестабильности в диске или аккрециированной галактикой-спутником. Скорости звездообразования для компонентов галактики за последние десять миллионов лет варьируются от 0,5 до 4,8 массы Солнца в год. Звездная масса JADES-GS+53.18343−27.79097 оценивается в 400 миллионов масс Солнца
Данные наблюдений согласуются с большой центральной плотностью звезд и ростом галактики изнутри наружу. Любопытно, что плотность в пределах 65 световых лет от центра галактики близка к плотности массивных эллиптических галактик, наблюдаемых во Вселенной сегодня, при этом разница в звездных массах огромна. Если предположить, что JADES-GS+53.18343−27.79097 выступает как прародитель эллиптической галактики, то вначале она будет активно рождать звезды, а затем станет массивной спокойной галактикой, наблюдающихся при красном смещении около двух, чей рост будет идти за счет слияний.
Посмотреть на необычно рано сформировавшую звезды далекую спокойную галактику можно тут.