«Джеймс Уэбб» рассмотрел звездные скопления в далеком аналоге зародыша Млечного Пути

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» рассмотрел звездные скопления в галактике-аналоге прародителя Млечного Пути, которая существовала спустя 600 миллионов лет после Большого Взрыва. «Искрящийся светлячок» стала рекордно далекой спектроскопически подтвержденной галактика с хорошо различимыми звездными скоплениями, хотя существуют и более далекие кандидаты. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Одной из основных проблем в современной галактической астрономии остаются механизмы формирования и эволюции Млечного Пути как крупной спиральной галактики с перемычкой, чей старт образования датируется 13,5-13,6 миллиардами лет назад. Их можно реконструировать, наблюдая все более удаленные и древние галактики, похожие на нашу, которые имели в несколько тысяч раз меньшие массы. Из-за их тусклости подобные объекты оказываются трудными целями для наблюдений, однако здесь может помочь метод гравитационного линзирования, когда благодаря гравитации массивных объектов, таких как скопления галактик, становится возможным наблюдать увеличенные и искаженные изображения галактик, лежащих за ними.

Группа астрономов, которую возглавила Ламия Моула (Lamiya Mowla) из Обсерватории Уайтин, опубликовала результаты наблюдений за галактикой «Искрящийся светлячок» (Firefly Sparkle). Первоначально она была обнаружена как кандидат в галактику телескопом «Хаббл» в обзоре неба CLASH, а затем подтверждена данными наблюдений телескопа Кека. В текущей работе анализировались данные наблюдений за галактикой, полученные при помощи инструментов NIRISS, NIRCam и NIRSpec «Джеймса Уэбба» в рамках обзора неба CANUCS.

«Искрящийся светлячок» видна благодаря гравитационному линзированию, где в роли линзы выступает массивное скопление галактик MACS J1423.8 + 2404, лежащее между нами и галактикой. Спектроскопическое красное смещение для галактики составляет 8,296, вблизи нее видны еще две галактики — FF-BF (Firefly-Best Friend) на красном смещении 8,2996 и FF-NBF (Firefly-New Best Friend) на красном смещении 8,2967.

Вытянутое изображение галактики увеличено в достаточной степени для того, чтобы различить в нем звездные скопления. Проективный эффективный радиус галактики оценивается примерно в 978 световых лет, наиболее яркие скопления (восемь из десяти) находятся вблизи центра «Светлячка», а еще два — вдоль вытянутого рукава. Галактика FF-BF находится в пределах 6,52 тысячи световых лет от «Светлячка», а галактика FF-NBF — в пределах 42,4 тысячи световых лет. Все галактики демонстрируют заметное излучение в линии ионизированного кислорода [OIII].

Расчетные звездные массы скоплений составляют около 10⁵—10⁶ масс Солнца, что схоже с массами шаровых скоплений, а их поверхностная плотность сравнима со значением, полученных для шаровых скоплений Млечного Пути. Скопления демонстрируют также низкую металличность, высокую температуру источников ионизации газа, а также намеки на обилие массивных звезд. Предполагается, что удельные скорости звездообразования могли достигать около 10⁻⁷  массы Солнца в год и активность звездообразования могла быть большой в последние 10–100 миллионов лет. Эти скопления могли как возникнуть сами в галактике, так и быть ядерными звездными скоплениями или остатками карликовых галактик, которые ранее слились со «Светлячком». Общая звездная масса «Светлячка» оценивается в 10^6,7 масс Солнца, это одна из наиболее легких галактик, которая может считаться аналогом прародителя Млечного Пути при красном смещении около восьми.

Гравитационное линзирование также позволяет обнаруживать экстремально далекие вспышки сверхновых.