Ученые обнаружили кандидатов в древнейшие галактики

Ученые Университета Миссури обнаружили галактики, которые могут являться древнейшими из известных галактик во Вселенной.

Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Астрономы проанализировали данные ERO (Early Release Observations), полученные космическим телескопом Джемса Уэбба (JWST) и опубликованных НАСА 13 июля 2022 года. Они охватывают объекты с очень большим красным смещением, вплоть до z=11, что соответствует возрасту Вселенной, равному около 423 миллиона лет после Большого взрыва. Поле ERO включает относительно близкое скопление галактик SMACS 0723-73, которое служит гравитационной линзой.

Шестиполосные наблюдения, проведенные с помощью инфракрасной камеры NIRCam на борту JWST, также позволили запечатлеть область, находящуюся сбоку от основного поля и не затронутую гравитационным линзированием. Объекты в этой области также находятся далеко позади SMACS 0723-73. Ученые обнаружили 87 кандидатов с красным смещением больше 11, что означает, что свет от них шел более 13,2 миллиарда лет, а собственное расстояние до них равно 32,1 миллиарда лет. Несоответствие между этими значениями объясняется расширением Вселенной, пока свет путешествует до Земли.

Объекты были обнаружены с помощью стандартного метода отсева (англ. dropout), который основан на поглощении излучения водородом. Поскольку галактики окружены облаками водорода, поглощающего свет с длиной волны около ста нанометров, интенсивность излучения резко падает при достижении этого порога. Для сильно далеких объектов порог из-за эффекта Доплера смещается в сторону красной области спектра, что может быть использовано для определения расстояния до цели.

Все 87 объектов обнаруживаются на различных длинах волн, что позволяет отвергнуть вероятность, что какие-то из них являются артефактами изображения или известным типом «загрязнения». Кроме того, если подтвердится, что картина отсева соответствует разрыву Лаймана (англ. Lyman-break), то красное смещение этих галактик будет лежать в рекордных пределах от 11 до 20. Разрыв Лаймана возникает, когда нейтральный газ вокруг галактик поглощает излучение с более короткими длинами волн, чем 91,2 нанометра, в результате чего галактики-кандидаты «исчезают» на этих длинах волн.

Авторы отмечают, что такое большое количество кандидатов не соответствует предсказанному значению, что требует дальнейших исследований с применением JWST.