«Уэбб» изучил древнюю галактику без тяжелых элементов: она почти целиком состоит из темной материи
Международная команда астрономов открыла самую бедную металлами галактику в ранней Вселенной. Объект получил название LAP1-B. Он существовал через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Астрономы измерили красное смещение объекта — оно составило 6,625. Это значит, что свет от галактики летел до нас 13 миллиардов лет и сильно растянулся в пути из-за того, что Вселенная постоянно расширяется. Ученые выяснили, что эта галактика выступает прямым предком ультратусклых карликовых галактик, которые сегодня соседствуют с Млечным Путем. Результаты своей работы исследователи опубликовали 13 мая в журнале Nature.
Чтобы рассмотреть LAP1-B, ученые задействовали телескоп «Джеймс Уэбб» и эффект гравитационного линзирования. Скопление галактик MACS J0416, которое находится между Землей и LAP1-B, искривило пространство своей гравитацией. Оно сработало как гигантское увеличительное стекло и сделало свет от далекого объекта в сто раз ярче.
Астрономы наблюдали за галактикой 30 часов и собрали точные спектроскопические данные. Оказалось, что кислорода в LAP1-B в 240 раз меньше, чем в нашем Солнце. При этом доля углерода по отношению к кислороду оказалась необычно высокой.
Такая химия точно совпадает с теоретическими моделями, которые описывают самые первые звезды во Вселенной. В астрономии их называют звездами третьего населения. Сразу после Большого взрыва в космосе присутствовали только легкие водород и гелий. Первые звезды синтезировали внутри себя углерод и кислород, а затем взорвались и рассеяли эти элементы вокруг.
Ученые также зафиксировали, что LAP1-B испускает аномально жесткий ионизирующий свет. Он не характерен для более поздних звезд или черных дыр, но точно соответствует светилам, в которых почти нет тяжелых элементов. Кимихико Накадзима из Университета Канадзавы, который руководил исследованием, пояснил, что теперь астрономы могут напрямую анализировать газ из древней эпохи и наблюдать, как галактика переняла химические кирпичики от самых первых звезд.
Спектроскопия показала, что звезды в LAP1-B весят суммарно не более 3300 масс Солнца. Однако исследователи измерили, как движется газ внутри объекта, и вычислили его динамическую массу. Она намного превышает массу всех звезд и газа вместе взятых. Это означает, что галактика почти целиком состоит из невидимой темной материи, которая образует вокруг нее плотное гало.
Такие характеристики делают объект точным двойником современных реликтовых карликовых галактик. Они состоят из древних звезд старше 12 миллиардов лет. Раньше астрономы лишь предполагали, что эти соседи Млечного Пути остаются космическими окаменелостями, потому что в них недостает тяжелых элементов. Галактика LAP1-B впервые подтвердила эту связь на практике.
Объект LAP1-B сформировался в эпоху реионизации. Этот период начался спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва и продолжался до отметки в один миллиард лет. В то время пространство заполнял нейтральный водород. Обычные оптические телескопы не могут уловить свет из того времени, но инфракрасные приборы телескопа «Джеймс Уэбб» помогли обойти это ограничение. В дальнейшем команда планирует искать еще более примитивные объекты, чтобы понять, как космос накапливал элементы.
На обложке фото кластера MACS J0416. Источник: ESA/Hubble.
Самое популярное
