«Джеймс Уэбб» отыскал потенциальную спиральную галактику с упорядоченной структурой в молодой Вселенной

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил кандидата в массивную и крупную галактику с четко выраженными спиральными рукавами, которая существовала уже спустя 1,5 миллиарда лет после Большого Взрыва. Система успела сформировать текущую структуру и создать много звезд всего за несколько сотен миллионов лет, что вновь поднимает вопрос о природе спиральной структуры галактик. Ее назвали Алакнандой — в честь реки в Гималаях. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Спиральные галактики — весьма распространенный тип галактик в Местной Вселенной, к которым относится и Млечный Путь. Однако до сих пор не до конца понятно, когда и каким образом первые такие системы возникли в юной Вселенной. Телескопы ALMA и «Джеймс Уэбб», способные обнаруживать дисковые галактики при красных смещениях больше трех, выявили необычно большое число дисковых галактик в первые миллиарды лет жизни Вселенной, а также слишком зрелые спиральные галактики в те времена, что плохо согласуется с текущими моделями галактической эволюции. Для того, чтобы устранить подобные расхождения, а также точно определить свойства популяций дисковых и спиральных галактик в те времена, необходимо найти как можно больше таких очень удаленных систем.

Раши Джайн (Rashi Jain) и Йогеш Вададекар (Yogesh Wadadekar) из Института фундаментальных исследований Тата сообщили об обнаружении потенциальной крупной и массивной спиральной галактики с упорядоченной структурой в молодой Вселенной, которую назвали Алакнандой — в честь реки в Гималаях. Открытие сделано в ходе анализа данных глубокого обзора неба UNCOVER, проводимого «Джеймсом Уэббом» и «Хабблом» в поле скопления галактик Abell 2744.

Фотометрическое красное смещение Алакнанды составляет 4,05, что означает, что она существовала спустя 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Это делает ее одной из самых далеких известных спиральных галактик, однако данный статус все еще нуждается в подтверждении спектроскопическими данными. Вблизи галактики также наблюдается небольшая сфероидальная галактика со спектроскопическим красным смещением 3,97, которая может быть галактикой-спутником Алакнанды.

Найденная система характеризуется большими звездной массой (10^10,17 масс Солнца) и скоростью звездообразования (62,75 массы Солнца в год) и обладает двумя четко выраженными спиральными рукавами, в которых наблюдаются цепочки областей звездообразования. Галактика может быть описана моделью, содержащей диск с диаметром до 32,6 тысячи световых лет и центральный яркий балдж с диаметром около 7,17 тысячи световых лет. Моделирование истории звездообразования в Алакнанде показывает, что оно стартовало примерно спустя 914 миллионов лет после Большого взрыва, причем за 199 миллионов лет возникла почти половина всех звезд в галактике. 

Существование подобной системы, которая за короткое время смогла так вырасти и проэволюционировать, вновь поднимает вопрос о природе механизмов, ответственных за спиральную структуру галактик. Предполагается, что динамически холодные и стабильные диски, в которые могут возникать волны плотности, уже существовали во Вселенной при красных смещениях 3−4, а спиральные рукава могли формироваться при распаде сгустков вещества в комковатых галактиках, возникавших за счет аккреции вещества. Не исключается также версия возникновения спиральных рукавов за счет возмущений со стороны галактик-спутников, что также может иметь место для Алакнанды. Определить, какая из гипотез лучше подходит для найденной системы, позволят новые наблюдения за ней.

Посмотреть на то, как выглядит рекордно далекая вращающаяся дисковая галактика, можно тут.