Изображение кандидата в галактики GLASS-z13.
Rohan P. Naidu, Pascal A. Oesch, T. Treu, GLASS-JWST, NASA, CSA, ESA, STScI
Астрономы представили первые результаты поиска очень далеких галактик в первичных данных глубоких наблюдений инфракрасной космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Им удалось отыскать двух кандидатов в очень далекие галактики, одна из которых существовала, когда возраст Вселенной составлял всего около 300 миллионов лет. Если открытие подтвердится спектроскопическими наблюдениями, GLASS-z13 станет самой далекой известной галактикой. Препринт доступен на сайте arXiv.org.
Вопрос о том, когда и как образовались первые галактики, остается одной из основных проблем современной внегалактической астрономии и космологии. До недавнего времени наиболее далекими известными кандидатами в галактики считались спектроскопически подтвержденная GN-z11 (существовала, когда возраст Вселенной составлял около 420 миллионов лет) и спектроскопически неподтвержденная HD1 (существовала, когда возраст Вселенной составлял 330 миллионов лет), что близко к началу эпохи Реионизации. Большую роль в поиске рекордно далеких галактик сыграли космические телескопы «Хаббл» и «Спитцер», однако с их помощью было практически невозможно искать галактики со значениями красного смещения z более 12. Однако с началом научной программы обсерватории «Джеймс Уэбб» астрономы получили возможность проводить поиски галактик при больших значениях z, а также проводить их мультиволновые исследования, используя данные других наземных и космических телескопов.
Группа астрономов во главе с Роханом Найду (Rohan P. Naidu) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики опубликовала первые результаты поиска особо ярких источников излучения при z более 10 в фотометрических данных двух глубоких полей неба, наблюдавшихся инструментом NIRCam «Джеймса Уэбба» по программам GLASS и CEERS. Общая площадь анализируемых участков неба составляет 49 квадратных угловых минут, глубина наблюдений колеблется между 28,6 и 29,4 звездной величиной и охватывала диапазон длин волн от 1 до 5 микрометров.
Изображения GL-z11 (вверху) и GL-z13 (внизу), полученные «Джеймсом Уэббом».
Rohan P. Naidu et al. / arXiv, 2022
Поиски дали двух интересных кандидатов в галактики из полей неба GLASS. Значение красного смещения для GLASS-z13 составляет z=13,1, а для GLASS-z11 — 10,9. Источники обладают абсолютной ультрафиолетовой звездной величиной −21 и на 2,5 звездных величины тусклее, чем кандидат в галактики HD1. Звездная масса обоих кандидатов составляет 109 масс Солнца, что сравнимо с GN-z11, они обладают свойствами, ожидаемыми для галактик при z более 10. Эффективный радиус GLASS-z13 оценивается в 1630 световых лет, а GLASS z-11 — около 2300 световых лет, в предположении того, что они обладают дисковыми структурами.
Положение текущих кандидатов в очень далекие галактики на диаграмме «Абсолютная величина—красное смещение».
Rohan P. Naidu et al. / arXiv, 2022
Оба найденных кандидата накладывают новые ограничения на модели эволюции галактик в эпоху ранней Вселенной. Они указывают на то, что открытие GN-z11 было не просто делом везения, и что существует популяция источников ультрафиолетового излучения с очень высокой эффективностью звездообразования, способных нарастить массу до более чем 109 масс Солнца при z более 10. Однако пока что найденные галактики остаются кандидатами и должны быть подтверждены будущими спектроскопическими наблюдениями «Джеймса Уэбба».
О том, насколько важны первые научные данные «Джеймса Уэбба» можно узнать в материале «Посмотреть инфракрасным глазом».
Александр Войтюк