В последние десятилетия открытия в области астрономии стремительно расширяют наше понимание устройства и истории Вселенной. Однако с появлением космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) наблюдение за самыми далекими и древними объектами космоса достигло качественно нового уровня. Недавнее обнаружение крайне яркой галактики на красном смещении z=14.44 стало настоящим прорывом, позволяющим заглянуть в эпоху, когда Вселенной было всего около 280 миллионов лет — это поистине впечатляющее расширение нашего наблюдательного горизонта.Галактика MoM-z14, обнаруженная в рамках обзора «Mirage or Miracle» в поле COSMOS, демонстрирует невероятные свойства, характерные для столь раннего периода космической истории.
Ее абсолютная ультрафиолетовая светимость достигает значения MUV=-20.2, что делает ее одной из самых ярких галактик в эпоху, когда Вселенная находилась на стадии интенсивной перезарядки и формирования первых звезд и галактик.Подтверждение красного смещения z=14.44 достигнуто с помощью спектроскопических наблюдений, выполненных на JWST при помощи инструмента NIRSpec/prism. Ключевым доказательством служит отчетливый разрыв Лайман-альфа в спектре, а также детектирование около пяти линий излучения в ультрафиолетовом диапазоне на уровне приблизительно 3 сигм, что свидетельствует о высокой достоверности определения расстояния.
Такое красное смещение означает, что свет от этой галактики покинул ее практически сразу после окончания эпохи «тёмных времён» и начала активного звездообразования.Данные, полученные в ходе исследования, укладываются в парадигму неожиданных открытий JWST, которые переворачивают прежние представления о строительстве Вселенной. Модельные предсказания, основанные на данных до JWST, ожидали очень низкую плотность ярких галактик на столь ранних этапах. Однако в рамках обзора, охватывающего площадь около 350 квадратных минут угла, количество ближайших к z~14-15 ярких источников оказалось более чем в 100 раз выше расчетных ожиданий, что напрямую свидетельствует о необходимости пересмотра теоретических моделей образования и эволюции галактик.Особенностью MoM-z14 являются ее спектральные характеристики.
Эквивалентные ширины линий ультрафиолетового излучения находятся в пределах 15–35 ангстрем, что указывает на стремительно растущую историю звездообразования. Анализ показывает, что интенсивность формирования звезд в течение последних пяти миллионов лет выросла примерно в десять раз по сравнению с предыдущими 50 миллионами лет. Этот факт напрямую говорит о том, что мы наблюдаем галактику в фазе бурного звездного рождения и формирования новых поколений звезд.Галактика характеризуется исключительно компактным размером — эффективный радиус составляет около 74 парсек, что подтверждается высокоразрешающими наблюдениями, при этом объект все же остается разрешенным. Такой компактный размер, вместе с убеждением в том, что яркость объекта не обусловлена активной слагаемой галактического ядра (AGN), позволяет утверждать, что основное излучение связано именно с молодыми звездами и не с процессами аккреции на сверхмассивную черную дыру.
Анализ информации о спектральном спектре также включает определение наклона ультрафиолетового диапазона, обозначаемого как β — для MoM-z14 этот параметр составляет около -2.5. Такой крутой отрицательный наклон свидетельствует о крайне малом содержании пыли и молодом возрасте звездного населения. Это подтверждает ранее сделанные выводы о том, что мы имеем дело с одной из самых ранних и практически нетронутых звездных систем.Интересно, что в спектре отсутствует выраженное явление поглощения, обусловленное т.
н. «демпфирующим крылом» водородного разрыва Лайман-альфа. Это подразумевает, что окружающая среда галактики может быть частично ионизированной, в то время как большинство современных моделей эпохи реионизации предсказывают почти 100% нейтральную водородную среду в этот период. Такое наблюдение порождает новые вопросы об однородности и прогрессии процесса реионизации в ранней Вселенной.Еще одним удивительным открытием является аномальное содержание азота относительно углерода — отношение [N/C] в MoM-z14 значительно превосходит солнечные нормы и достигает значений выше единицы.
Этот химический отпечаток напоминает состав, обнаруживаемый в древних звездах гравитационно связных шаровых скоплений в непосредственной близости к нам. Такой химический состав может быть следствием существования в ранней галактике чрезвычайно массивных звезд, что связывает процессы формирования звездных скоплений ранней Вселенной с более поздними этапами эволюции галактик и звездных систем, включая нашу собственную Галактику.Открытие MoM-z14 стало частью серии неожиданностей, которые JWST принес в астрономию: «ткань» Вселенной оказывается более сложной и динамической, чем считалось ранее. Новые наблюдения не только расширяют наши знания о первых галактиках, но и поднимают фундаментальные вопросы о механизмах формирования и эволюции космических структур на самых ранних этапах развития.Кроме того, открытие этой галактики имеет важное значение для понимания процесса космической реионизации — ключевого этапа, когда первые источники света преобразовывали нейтральный водород в ионизированный, позволяя Вселенной стать прозрачной для ультрафиолетового света.
