Когда космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) начал свою научную деятельность, одной из его первых задач было наблюдение за самыми ранними галактиками во Вселенной. Эти наблюдения выявили огромную популяцию активных ядер галактик (АЯГ), которые астрономы прозвали « маленькими красными точками » (ЛКТ) из-за их малых размеров и насыщенного красного оттенка. Согласно измерениям красного смещения, эти АЯГ существовали всего через 0,6–1,6 миллиарда лет после Большого взрыва (13,2–12,2 миллиарда лет назад). Изучение этих объектов уже привело к ряду революционных открытий, касающихся ранней Вселенной.
Это включает в себя новое понимание того, как образовались сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) вскоре после Большого взрыва и как тёмная материя могла повлиять на формирование ранних галактик. Благодаря новому набору изображений, полученных с помощью среднеинфракрасного тепловизора (MIRI) телескопа Уэбба, JWST впервые провёл длинноволновые инфракрасные наблюдения за сверхглубоким полем Хаббла (HUDF), содержащим несколько LRD. Как пояснила международная группа исследователей в исследовании, опубликованном в журнале Astronomy & Astrophysics , эти изображения дают новое представление о том, как образовались самые ранние галактики во Вселенной более 13 миллиардов лет назад.
Исследование было проведено исследователями из Европейского консорциума MIRI, международной организации, в которую входят тысячи астрономов из таких учреждений, как Институт астрономии имени Макса Планка (MPIA) и Радиоастрономический институт имени MPI (MPIfR), Центр астробиологии (CAB), Центр космического рассвета (DAWN), Институт Нильса Бора (DARK), Центр внегалактической астрономии , Астрономический институт Каптейна , Институт физики элементарных частиц и астрофизики , Центр астрономических технологий Великобритании , Научный институт космического телескопа (STScI) и Европейское космическое агентство (ESA).
Исследование проводилось в рамках проекта MIRI Deep Imaging Survey (MIDIS) – наблюдательной кампании, в рамках которой было проведено повторное исследование знаменитого сверхглубокого поля Хаббла (HUDFD). В ходе этого исследования наблюдения за HUDFD продолжались почти 100 часов, что стало самым продолжительным на сегодняшний день наблюдением Уэбба внегалактического поля с использованием одного фильтра. Эти наблюдения позволили получить важную информацию о том, как и когда формируются звёзды в самых ранних галактиках, тогда как предыдущие наблюдения измеряли только свет новорождённых звёзд в этих галактиках.
Йоран Эстлин, профессор астрономии Стокгольмского университета и ведущий автор исследования, пояснил в пресс-релизе ЕКА :
На этих снимках мы видим самые далёкие из известных нам галактик. Уникальность наших наблюдений заключается в том, что они сделаны в средневолновом инфракрасном диапазоне и с чрезвычайно длительной экспозицией, близкой к 100 часам. Это позволяет нам изучать чрезвычайно далёкие галактики. Они излучали свет более 13 миллиардов лет назад, почти в самом начале зарождения Вселенной.
В рамках своего исследования группа проанализировала данные MIRI, чтобы получить фотометрические данные и данные о красном смещении около 2500 источников света, подавляющее большинство которых представляли собой далёкие галактики. Эти данные могут помочь оценить количество звёзд, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, что позволит астрономам изучить эволюцию первых галактик во Вселенной. Они также позволят исследователям изучать галактики, содержащие большое количество межзвёздной пыли (так называемые «пыльные галактики»), которые могут содержать зародыши сверхмассивных чёрных дыр и видны только в инфракрасном свете.
Эти открытия могут помочь ответить на вопросы о том, как эти галактики и их центральные чёрные дыры выросли до наблюдаемых размеров так скоро после Большого взрыва. Когда астрономы впервые наблюдали эти галактики, они обнаружили, что наблюдения противоречат предсказаниям наиболее распространённых космологических моделей. Эти модели предполагали, что ранние галактики и зародыши сверхмассивных чёрных дыр не имели достаточно времени, чтобы достичь наблюдаемых размеров. В этом отношении наблюдения Уэбба вызвали революционный сдвиг в наших представлениях о зарождении галактик и космических структур.
Йенс Мелиндер, астроном из Стокгольмского университета и соавтор статьи, утверждает, что эти последние открытия прольют свет на эту и другие космологические загадки:
MIRI позволяет нам видеть сквозь завесу пыли и то, что находится за ней. Наблюдая за этим типом галактик, мы можем понять, как быстро формировались более тяжёлые элементы, из которых состоит пыль, в ранней Вселенной и как эволюционировали сверхмассивные чёрные дыры, окружённые кольцом горячей пыли. Мы предоставили совершенно новые данные, которые будут использованы в будущем исследователями, изучающими эволюцию галактик и формирование первых галактик. HUDF — настолько хорошо наблюдаемая часть ночного неба, что предоставление наших изображений для общего доступа имеет огромное значение. Мы рассчитываем, что ими будут пользоваться многие.