„Отвъд възможното“ – космическият телескоп Webb открива мистериозни древни галактики

Нашето разбиране за това как се формират галактиките и природата на тъмната материя може да бъде напълно преобърнато от нови наблюдения на още по-големи звездни купове от галактики. млечен път От преди повече от 11 милиарда години, които не би трябвало да съществуват.

Документ, публикуван в природа Подробни резултати с помощта на нови данни от космическия телескоп Джеймс Уеб (JWST). Резултатите показват, че масивна галактика в ранната вселена – наблюдавана преди 11,5 милиарда години (космологично червено отместване от 3,2) – има много древна популация от звезди, които са се образували много по-рано – преди 1,5 милиарда години (червено отместване от около 11). Това наблюдение преобръща текущото моделиране на главата, тъй като не се натрупва достатъчно тъмна материя в достатъчни концентрации, за да се образува.

Професорът от Технологичния университет Суинбърн Карл Глейзбрук ръководи проучването и международния екип, който използва космическия телескоп Джеймс Уеб, за да направи спектроскопични наблюдения на тази масивна, тиха галактика.

„Ние преследвахме тази конкретна галактика в продължение на седем години и прекарахме часове в наблюдение с двата най-големи телескопа на Земята, за да разберем нейната възраст. Но беше толкова червена и толкова слаба, че не можахме да я измерим. В крайна сметка трябваше да слезте от Земята и използвайте космическия телескоп Джеймс Уеб, за да потвърдите природата му.

Образуването на галактики е фундаментален модел, подкрепен от съвременната астрофизика, който прогнозира силен спад в броя на масивните галактики в ранните космически епохи. Изключително масивни неподвижни галактики вече са наблюдавани между един и два милиарда години след появата на Вселената голямата експлозия Което предизвиква предишни теоретични модели.

Изтъкнатият професор Глейзбрук е работил с водещи изследователи по целия свят, включително д-р Темия Нанаякара, д-р Лалитвади Кавинваничакидж, д-р Колин Джейкъбс, д-р Хари Читендън, доцент Глен Г. Кацпрзак и доцент Иво Лапе от Центъра за астрофизика и суперкомпютри Суинбърн. .

„Това беше до голяма степен екипно усилие, от инфрачервените проучвания на небето, които започнахме през 2010 г., които доведоха до идентифицирането на тази галактика като необичайна, до нашите дълги часове в Кек и Много голям телескоп Опитахме се, но не успяхме, да потвърдим това до миналата година, когато положихме огромни усилия, за да разберем как да обработим данните от космическия телескоп Джеймс Уеб и да анализираме този спектър.

„Сега отиваме отвъд това, което е възможно, за да потвърдим най-старите мирни мега-чудовища, които съществуват дълбоко във Вселената“, казва д-р Темия Нанаякара, който ръководи спектроскопичния анализ на данните от космическия телескоп Джеймс Уеб.

„Това разширява границите на сегашното ни разбиране за това как галактиките се образуват и еволюират. Ключовият въпрос сега е как са се образували толкова бързо толкова рано във Вселената и какви мистериозни механизми ги карат да им попречат да образуват внезапно звезди, когато останалата част от Вселената го прави.“

Доцент Клаудия Лагос от Университета на Западна Австралия Международен център за радиоастрономически изследователски възел (Повторете) беше от решаващо значение за разработването на теоретично моделиране на еволюцията на концентрациите на тъмна материя за изследването.

„Образуването на галактика до голяма степен се определя от това как е концентрирана тъмната материя“, казва тя. „Присъствието на тези изключително масивни галактики толкова рано във Вселената поставя големи предизвикателства пред нашия стандартен модел на космология. Това е така, защото не вярваме, че масивните структури от тъмна материя, в които се намират тези масивни галактики, все още не са имали време да се формират. Повече са необходими наблюдения, за да разберем колко често срещани са тези галактики и да ни помогнат да разберем колко масивни са тези галактики в действителност.

Професор Глейзбрук се надява, че това ще бъде нов пробив в нашето разбиране за физиката на тъмната материя.

„Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ откри все повече доказателства за ранно образуване на масивна галактика. Този резултат поставя нов рекорд за това явление. Въпреки че е много поразителен, това е само един обект. Но се надяваме да открием много повече и ако го направим „Това ще поквари представите ни за образуването на галактики.“

Справка: „Масивна галактика, която формира своите звезди при z ~ 11“ от Карл Глейзбрук, Тимия Нанаякара, Корентин Шрайбер, Клаудия Лагос, Лалитвади Кавинваничакидж, Колин Джейкъбс, Хари Читендън, Габриел Брамер, Глен Дж. Капрзак, Иво Лабпи, Данило Маркесини , З. Семел-Марсан, Паскал А. Ойш, Кейси Папович, Рея-Силвия Ремус, Ким-VH. Тран, Джеймс Есдел и Анхел Чандро-Гомес, 14 февруари 2024 г., природа.
doi: 10.1038/s41586-024-07191-9