Гравитационная линза помогла «Джеймсу Уэббу» увидеть необычно богатую металлами далекую галактику

Астрономы при помощи космической обсерватории «Джеймс Уэбб» обнаружили галактику-компаньона у сильно линзированной галактики SPT0418-47 в виде кольца. Она существовала, когда возраст Вселенной составлял 1,46 миллиарда лет, сильно запылена и необычно богата элементами тяжелее водорода и гелия. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters.

Открывать и изучать очень далекие галактики помогают гравитационные линзы. Они представляют собой массивные объекты, такие как галактики или скопления галактик, которые своей гравитацией искривляют траектории фотонов, летящих от галактики или квазара, расположенных за линзой, благодаря чему земной наблюдатель сможет увидеть искаженное и усиленное по яркости изображение (или несколько изображений).

Группа астрономов во главе с Бо Пэном (Bo Peng) из Корнеллского университета сообщила об открытии галактики-компаньона у сильно линзированной галактики SPT0418-47 в виде кольца. Ученые использовали данные наблюдений за галактикой радиотелескопа ALMA, а также инструментов NIRSpec, NIRCam и MIRI обсерватории «Джеймс Уэбб».

Значение красного смещения SPT0418-47 составляет 4,22, что означает, что излучение от нее шло до Земли более 12 миллиардов лет. Она относится к запыленным галактикам с очень высокой скоростью звездообразования (более 300 масс Солнца в год), которые считаются прародителями массивных галактик раннего типа, наблюдаемых в Местной Вселенной.

На изображении SPT0418-47 были обнаружены два новых источника излучения, получившие обозначения SE-1 и SE-2, которые не являются частью основной галактики. Вместо этого они представляют собой два линзированных изображения одной и той же галактики-компаньона, получившей обозначение SPT0418-47-SE, которая находится в пределах пяти килопарсеков от галактики-кольца.

Скорость звездообразования SPT0418-47-SE сильно меньше, чем у галактики-хозяина и составляет 17 масс Солнца в год. Ее звездная масса оценивается в 7×10⁹ масс Солнца, для сравнения — масса основной галактики составляет 1,2×10¹⁰ масс Солнца. Различается и металличность — околосолнечная для SPT0418-47-SE и сверхсолнечная для галактики-хозяина.

Металличность SPT0418-47-SE (соотношение O/H ∼0,6 от солнечного, а N/O ∼1,2 от солнечного) необычна для галактики, которая существовала спустя всего 1,46 миллиарда лет после Большого взрыва. Ее химическая эволюция, судя по всему, была нетипичной и началась очень рано, при этом галактика должна была эффективно формировать звезды. Кроме того, это может означать, что SPT0418-47 находится в массивном гало темной материи с еще не обнаруженными галактиками.

Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» впервые рассмотрел звезды в очень далеких квазарах.