Две независимые друг от друга группы астрономов обнаружили кислород в самой далекой из известных галактик, JADES-GS-z14-0. Это открытие, о котором сообщается в двух отдельных исследованиях, стало возможным благодаря Большой миллиметровой антенной решетке (ALMA) в пустыне Атакама, партнером которой является Европейская южная обсерватория (ESO). Знаковое открытие заставляет астрономов переосмыслить скорость формирования галактик в юной Вселенной.
Открытая в прошлом году галактика JADES-GS-z14-0, расположенная на небе Южного полушария в тусклом созвездии Печь (Formax), является самой удаленной из когда-либо обнаруженных. Она находится так далеко, что ее свету потребовалось 13,4 миллиарда лет, чтобы добраться до нас. Мы сейчас видим галактику такой, какой она была, когда Вселенной не исполнилось и 300 миллионов лет, что составляет 2% от ее нынешнего возраста. Вероятно, к текущему моменту времени JADES-GS-z14-0 уже давно прекратила свое существование, и мы изучаем происходящее в ней «задним числом».
Идентификация спектральной линии кислорода на частоте 88 мкм с помощью телескопа ALMA позволяет предположить, что галактика с химической точки зрения оказалась гораздо более зрелой, чем можно было от нее ожидать. Сандер Шоус из Лейденской обсерватории в Нидерландах и первый автор проводимого голландцами исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal, говорит, что это все равно что найти подростка там, где вы ожидали увидеть крошечного младенца.
Результаты показывают, что галактика сформировалась очень быстро и также быстро развивалась на момент, зафиксированный наблюдением. Это является лишним свидетельством того, что формирование галактик происходит гораздо быстрее, чем полагали астрофизики.
Галактики начинают свою жизнь, наполненные молодыми звездами, которые состоят из легких элементов — водорода и гелия. По мере эволюции звезды генерируют и накапливают более тяжелые элементы, в том числе кислород, которые после их смерти рассеиваются в пространстве.
Исследователи считали, что Вселенная в возрасте 300 миллионов лет была еще слишком незрелой, чтобы в ней появились галактики, богатые тяжелыми элементами. Однако исследования ALMA показывают, что в JADES-GS-z14-0 примерно в 10 раз больше простых веществ тяжелее гелия, чем предполагало моделирование. Уровень содержания тяжелых элементов в астрономии называется металличностью.
Обнаружение кислорода позволило астрономам значительно уточнить красное смещение — показатель расстояния от Земли до JADES-GS-z14-0. ALMA позволяет с необычайной точностью измерить расстояние до удаленных объектов с погрешностью всего 0,005%. Такой уровень аналогичен точности в 5 см на 1 км.
Хотя галактика была изначально обнаружена с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», именно комплекс ALMA подтвердил и точно определила степень ее удаленности.
