Три тусклых объекта (обведены кружком), запечатленные на глубоком изображении скопления галактик SMACS 0723, сделанном космическим телескопом Джеймса Уэбба, демонстрируют свойства, удивительно похожие на редкие маленькие галактики, называемые «зеленым горошком», обнаруженные гораздо ближе к дому. Масса скопления делает его гравитационной линзой, которая одновременно увеличивает и искажает внешний вид фоновых галактик. Мы рассматриваем эти ранние горошины такими, какими они существовали, когда возраст Вселенной составлял около 5% от ее нынешнего возраста в 13.8 миллиарда лет. Самая дальняя горошина (слева) содержит всего 2% содержания кислорода в галактике, подобной нашей, и может быть самой химически примитивной галактикой, которая когда-либо была идентифицирована. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA и STScI.
Анализ далеких галактик, захваченных НАСА Космический телескоп Джеймса Вебба показывает, что они чрезвычайно молоды и демонстрируют удивительное сходство с редким типом маленькой галактики, известной как «зеленый горошек», которая существует на нашем космическом заднем дворе.
«С подробными химическими отпечатками этих ранних галактик мы видим, что они включают в себя то, что может быть самой примитивной галактикой, идентифицированной до сих пор. В то же время мы можем связать эти галактики на заре Вселенной с похожими галактиками поблизости, которые мы можем изучить гораздо более подробно», — сказал Джеймс Роудс, астрофизик из Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который представил результаты на 241-м собрании Американского астрономического общества в Сиэтле.
Статья, описывающая результаты, под руководством Роудса, была недавно опубликована в Компания Astrophysical Journal Letters.
Галактики зеленого горошка были обнаружены и названы в 2009 году добровольцами, участвовавшими в Galaxy Zoo, проекте, в котором гражданские ученые помогают классифицировать галактики на изображениях, начиная с тех, что были получены Слоановским цифровым обзором неба. Горох выделялся в виде маленьких круглых неразрешенных точек с отчетливо зеленым оттенком, что является следствием как цветов, присвоенных разным фильтрам на составных изображениях обзора, так и свойства самих галактик.
Цвета галактики Зеленый горошек необычны, потому что значительная часть их света исходит от ярко светящихся газовых облаков. Газы излучают свет с определенной длиной волны — в отличие от звезд, которые производят радужный спектр непрерывного цвета. Горох также довольно компактен, как правило, всего около 5,000 световых лет в поперечнике, или около 5% размера нашей планеты. Млечный Путь галактика.
«Горох может быть маленьким, но его звездообразующая активность необычайно интенсивна для такого размера, поэтому он излучает яркий ультрафиолетовый свет», — сказал Кеунхо Ким, научный сотрудник Университета Цинциннати и член аналитической группы. «Благодаря ультрафиолетовым изображениям зеленого горошка, сделанным Хабблом, и наземным исследованиям галактик с ранним звездообразованием стало ясно, что они оба разделяют это свойство».
В июле 2022 года НАСА и его партнеры по миссии Уэбба опубликовали самое глубокое и четкое инфракрасное изображение далекой Вселенной, которое когда-либо видели., захватив тысячи галактик внутри и позади скопления, известного как SMACS 0723. Масса скопления делает его гравитационной линзой, которая одновременно увеличивает и искажает внешний вид фоновых галактик. Среди самых тусклых галактик за скоплением было три компактных инфракрасных объекта, которые выглядели так, как будто они могли быть дальними родственниками зеленого горошка. Самая удаленная из этих трех галактик была увеличена примерно в 10 раз, что обеспечило значительную помощь природы в дополнение к беспрецедентным возможностям телескопа.
Уэбб сделал больше, чем изобразил скопление — его Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) Инструмент также зафиксировал спектры выбранных галактик в сцене. Когда Роудс и его коллеги изучили эти измерения и скорректировали их с учетом растяжения длин волн, вызванного расширением пространства, они увидели, что характерные черты, излучаемые кислородом, водородом и неоном, поразительно похожи на те, что видны из близлежащих зеленых горошин.
Кроме того, спектры Уэбба позволили впервые измерить количество кислорода в этих галактиках космического рассвета.
Поскольку звезды производят энергию, они превращают более легкие элементы, такие как водород и гелий, в более тяжелые. Когда звезды взрываются или теряют свои внешние слои в конце своей жизни, эти более тяжелые элементы включаются в газ, который формирует следующие звездные поколения, и этот процесс продолжается. На протяжении всей космической истории звезды неуклонно обогащали вселенную.
Две галактики Уэбба содержат кислород примерно на 20% от уровня нашего Млечного Пути. Они напоминают типичный зеленый горошек, который, тем не менее, составляет менее 0.1% ближайших галактик, наблюдаемых Слоановским обзором. Третья изученная галактика еще более необычная.
«Мы видим эти объекты такими, какими они существовали до 13.1 миллиарда лет назад, когда возраст Вселенной составлял около 5% от нынешнего», — сказала исследователь Годдарда Сангита Малхотра. «И мы видим, что это молодые галактики во всех смыслах — полные молодых звезд и светящегося газа, который содержит мало химических продуктов, переработанных из более ранних звезд. Действительно, одна из них содержит всего 2% кислорода галактики, подобной нашей, и может быть самой химически примитивной галактикой из когда-либо идентифицированных».
Ссылка: «В поисках гороха в ранней Вселенной с помощью JWST» Джеймса Э. Роудса, Исака Г.Б. Уолда, Сантоша Хариша, Кеунхо Дж. Кима, Джона Фаро, Сангиты Мальхотра, Остин Габриэльпиллай, Тяньсин Цзян и Хуан Ян, 3 января 2023 г., Астрофизические Журнальные Письма.
DOI: 10.3847/2041-8213/акаааф
NIRSpec был построен для ESA компанией Airbus Industries. Его массив из почти полумиллиона микрозатворов — крошечных дверей, которые можно открывать или закрывать, пропуская или блокируя свет, — позволяет захватывать спектры до 100 отдельных объектов одновременно. Решетка микрозатвора и детекторные подсистемы были изготовлены НАСА.
Компания Космический телескоп Джеймса Вебба, международная миссия, возглавляемая НАСА с его партнерами ЕКА и CSA (Канадское космическое агентство), является ведущей в мире обсерваторией космических наук. Штаб-квартира НАСА наблюдает за миссией Управления научной миссии агентства. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА управляет Уэббом для агентства и наблюдает за работой над миссией, выполняемой Научным институтом космического телескопа, Northrop Grumman и другими партнерами по миссии. Помимо Годдарда, в проекте участвовали несколько центров НАСА, в том числе Космический центр Джонсона в Хьюстоне, Лаборатория реактивного движения в Южной Калифорнии, Центр космических полетов Маршалла в Хантсвилле, Алабама, Исследовательский центр Эймса в Силиконовой долине Калифорнии и другие.
