Телескопы JWST и ALMA открыли новую популяцию пыльных галактик в ранней Вселенной

Используя данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и миллиметровой обсерватории ALMA, астрономы исследовали около 400 ярких пыльных галактик, чтобы разработать новый метод их идентификации. Эти объекты, известные как пыльные звездообразующие галактики (DSFG), представляют собой экстремальные системы, скрытые плотными облаками пыли, и играют ключевую роль в понимании ранних этапов формирования галактик.

До сих пор изучение DSFG на больших красных смещениях (z>6) было затруднено из-за их редкости и слабой видимости в оптическом диапазоне. Однако высокая чувствительность JWST в инфракрасном диапазоне и широкие обзоры ALMA позволяют впервые преодолеть эти ограничения. В новом исследовании, основанном на программе CHAMPS, учёные использовали данные ALMA на волне 1.2 мм и многоцветные изображения JWST в поле COSMOS.

Исследователи предложили эффективный эмпирический критерий отбора, основанный на новом параметре I⋆, который объединяет звёздную массу и темп звездообразования. Дополнительное использование цвета m277W-m444W позволило значительно повысить чистоту выборки и отделить DSFG от других типов галактик, таких как массивные пассивные галактики или так называемые «маленькие красные точки».

Применив этот метод к каталогу COSMOS2025, астрономы обнаружили 18 кандидатов в пыльные галактики на красных смещениях от 6 до 8, которые оказались слишком слабыми для прямого обнаружения в обзоре ALMA. С помощью метода сложения изображений (стекинг) они определили среднюю плотность потока этих объектов на уровне 150 микриянски, что соответствует скрытому пылью звездообразованию около 30 солнечных масс в год.

Три из этих галактик получили спектроскопическое подтверждение с помощью JWST: их красные смещения составили 7.20, 5.85 и 5.04. Это доказывает, что данные объекты действительно находятся в эпоху реионизации и представляют собой ранее неизвестную популяцию тусклых пыльных галактик.

Интересно, что пространственная плотность этих кандидатов (около 6×10⁻⁶ Мпк⁻³) близка к плотности ярких ультрафиолетовых галактик при z>10, недавно открытых JWST, а также массивных пассивных галактик при z≈3-5. Это указывает на возможную эволюционную связь: ультрафиолетовые яркие галактики могли стать предками пыльных систем, которые в свою очередь эволюционировали в массивные пассивные галактики.

Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дальнейшие спектроскопические наблюдения и прямое детектирование пылевого излучения. Новые программы наблюдений на JWST и ALMA помогут уточнить природу этих загадочных объектов и их роль в истории звездообразования Вселенной.