«Джеймс Уэбб» случайно отыскал рекордно далекую массивную спиральную галактику

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» случайно обнаружил самую далекую на сегодня спиральную галактику. «Чжулун» оказалась удивительно зрелой по структуре и чрезвычайно массивной галактикой, которая успела образовать звезды и спиральные рукава уже к первому миллиарду лет жизни Вселенной. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Одним из текущих важных научных результатов работы телескопа «Джеймс Уэбб» стало обнаружение быстрых темпов роста и эволюции галактик в первый миллиард лет жизни Вселенной. В частности, оказалось, что в ранней Вселенной (красное смещение больше пяти) было неожиданно много очень массивных галактик, со звездными массами более 10¹¹ масс Солнца. То, что подобные системы успевают набрать массу, сравнимую с массой Млечного Пути, к возрасту Вселенной в один миллиард лет, порождает вопрос о механизмах столь быстрой эволюции. Одним из способов наложить ограничения на теоретические модели роста массивных галактик является исследование их структур.

Группа астрономов во главе с Сяо Мэньюань (Mengyuan Xiao) из Женевского университета сообщила о случайном обнаружении самой далекой галактики с диском и спиральными рукавами из известных. Она получила обозначение «Чжулун» в честь древнекитайского божества. Первоначально кандидат в галактику был найден в рамках обзора PANORAMIC, проводимого «Джеймсом Уэббом», в поле зрения обзора неба COSMOS-Web. Свойства галактики определялись на основе данных наблюдений телескопов «Хаббл», «Джеймс Уэбб» и ALMA.

Фотометрическое красное смещение галактики с большой точностью оценивается в 5,2, что не исключает необходимость дополнительного подтверждения спектроскопией. «Чжулун» оказалась грандиозно крупной галактикой, которая обладает красным ядром, балджем, похожим на балджи у галактик в Местной Вселенной, а также диском, где идут процессы звездообразования, и в котором прослеживаются спиральные рукава. Диск обладает эффективным радиусом в 12 тысяч световых лет, а рукава простираются на 61,9 тысячи световых лет.

Галактика демонстрирует признаки роста изнутри наружу и обладает массой 10^11,03 масс Солнца, а общая скорость звездообразования оценивается в 66 масс Солнца в год. При этом, эффективность преобразования барионной массы в звезды в полтора раза выше, чем у наиболее продуктивных в этом плане галактик в более поздние эпохи. Ядро галактики обладает одной из самых высоких измеренных поверхностных плотностей звездной массы для спокойных в плане звездообразования галактик.

Таким образом, «Чжулун» оказалась чрезвычайно массивной и зрелой с точки зрения морфологии галактикой в ранней Вселенной, активность звездообразования которой уже затухает. Это говорит о том, что хорошо сформированные галактики появились гораздо раньше, чем считалось ранее, за счет как эффективного наращивания массы, так и активного звездообразования. Эффективность таких механизмов могли поддерживать слияния галактик и фрагментацию диска на звездообразующие сгустки.

Порой очень далекие галактики оказываются гораздо более близкими системами, поэтому такие открытия требуют подтверждения.