«Туманные Луны» оказались полной звездных сгустков галактикой из ранней Вселенной

Телескоп «Джеймс Уэбб» рассмотрел сгустки звезд в гравитационно линзированной галактике «Туманные Луны», существовавшей примерно через 400 миллионов лет после Большого Взрыва. Предполагается, что именно с таких зародышей звездных скоплений могло начинаться звездообразование в маломассивных галактиках из ранней Вселенной. Препринт работы доступен на arXiv.org.

Для понимания процессов, шедших в галактиках, возникавших на заре существования Вселенной, необходимо не только находить подобные системы, но и подробно определять их свойства и выделять в структуре отдельные компоненты, такие как звездные скопления, зоны звездообразования или ядра. В последнем случае такие исследования стали доступны благодаря эффекту гравитационного линзирования, когда массивные скопления галактик создают несколько усиленных по яркости и увеличенных изображений далеких галактик, лежащих за скоплениями. Это позволило не только наблюдать скопления и сгустки звезд в очень удаленных системах, но и порой видеть отдельные яркие звезды.

Группа астрономов во главе с Минами Наканэ (Minami Nakane) из Токийского университета сообщила об обнаружении очень далекой галактики, видимой из-за эффекта гравитационного линзирования и получившей название «Туманные Луны» (Misty Moons). Открытие сделано в ходе анализа снимков окрестностей скопления галактик MACS J0257.1-2325 (красное смещение 0,505), полученных телескопом «Джеймс Уэбб» в рамках программы VENUS (Vast Exploration for Nascent, Unexplored Sources) в августе 2025 года. Дополнительно ученые проанализировали архивные данные наблюдений за этим скоплением телескопа «Хаббл» в рамках обзора RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey).

Модели линзирования предсказывали, что может существовать пять изображений «Туманных Лун», однако исследователи нашли только два ярких и четких и еще одно более слабое изображение галактики, оставшееся в статусе кандидата. Фотометрическое красное смещение найденной галактики оценивается в 11–12, его планируется уточнить в результате будущих спектроскопических наблюдений.

Физические модели галактики, подходящие под наблюдаемые параметры двух ярких изображений (ID1 и ID2) «Туманных Лун», представляют собой крайне тусклые в ультрафиолетовом диапазоне системы с эффективными радиусами 181 и 197 парсеков. Звездная масса галактики составляет (3,2–4,5) × 10^7​ масс Солнца, на обеих ее изображениях можно выделить суммарно семь сгустков, из которых два — центральные и наиболее яркие. Все сгустки можно описать с помощью моделей молодых массивных звездных скоплений или плотных ядерных зон звездообразования с эффективными радиусами 10−70 парсеков.

На сгустки приходится более 80 процентов звездной массы «Туманных Лун». Это может означать, что в маломассивных галактиках из ранней Вселенной процесс звездообразования на первых этапах протекал преимущественно в подобных сгустках, что отличается от процесса звездообразования, характерного для голубых карликовых галактик из Местной Вселенной.

Благодаря гравитационному линзированию можно искать вспышки сверхновых в очень далеких галактиках и даже предсказывать появление их новых изображений, тем самым проверяя космологические теории.