Самая далекая галактика, содержащая кислород, подтверждена с помощью ALMA

Благодаря наблюдениям радиоинтерферометра ALMA подтвердилась самая далекая галактика, содержащая кислород, ранее обнаруженная аппаратом «Джеймс Уэбб». Свет от галактики пролетел около 97% возраста Вселенной и исходит всего через 367 миллионов лет после Большого взрыва. Открытие было обеспечено чувствительностью массива ALMA, который оснащен самыми современными приборами и позволил обнаружить в спектрах эмиссионную линию кислорода.

Совместная команда из Университета Нагоя и Национальной астрономической обсерватории Японии измерила космический возраст очень далекой галактики из числа тех, которые были обнаружены аппаратом «Джеймс Уэбб». Используя радиотелескоп ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в Чили, исследователи смогли обнаружить радиосигнал галактики, которая прошла 97% возраста Вселенной. Они также подтвердили, что это самая отдаленная галактика, содержащая кислород.

Галактика, названная GHZ2/GLASS-z12, была идентифицирована в рамках обзора GLASS Уэбба для наблюдения за далекой Вселенной и массивными скоплениями галактик. Эти наблюдения состоят из нескольких изображений с использованием различных широкополосных цветовых фильтров, аналогично отдельным цветам RGB в фотоаппарате.

Для далеких галактик свету требуется так много времени, чтобы достичь нас, что расширение Вселенной сместило цвет этого света к красному концу спектра видимого света, что известно как эффект красного смещения. Эта характеристика позволила включить GHZ2/GLASS-z12 в число возможных кандидатов в более удаленные галактики, принадлежащие ранней Вселенной.

Почему именно кислород?

Сразу же после обнаружения первых галактик-кандидатов команда использовала сорок радиотелескопов массива ALMA для поиска спектральной линии, которая подтвердила бы истинный возраст галактик. Они нацелились на GHZ2/GLASS-z12 для поиска эмиссионной линии, связанной с кислородом на частоте, предсказанной наблюдениями Уэбба.

Кислород является типично богатым элементом в далеких галактиках из-за их относительно короткого времени образования. Поэтому команда решила искать эмиссионную линию кислорода, чтобы увеличить шансы на обнаружение.

Объединив сигнал от каждого из своих 12-метровых телескопов, ALMA смог обнаружить эмиссионную линию вблизи расположения галактики. Наблюдаемое красное смещение линии указывает на то, что мы видим галактику такой, какой она была всего через 367 миллионов лет после Большого взрыва.

Совокупная мощность ALMA и Уэбба

Эмиссия ярких линий указывает на то, что эта галактика быстро обогатила свои запасы газа элементами тяжелее водорода и гелия. Это дает некоторые подсказки о формировании и эволюции первого поколения звезд, а также об их продолжительности жизни.

Соавтор исследования Хорхе Завала из Национальной астрономической обсерватории Японии добавил: «Наблюдаемое нами небольшое разделение между кислородным газом и выбросами звезд может также свидетельствовать о том, что эти ранние галактики подверглись сильным взрывам, которые вытолкнули газ из центра галактики в окружающую область и даже за ее пределы«.

Таким образом, наблюдения ALMA представляют собой убедительное доказательство существования галактик в первые несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Более того, они подтверждают удивительные результаты наблюдений Уэбба: хотя его работа только началась, исследователи уже модифицируют модели формирования галактик в ранней Вселенной, чтобы они соответствовали новым наблюдениям.

Объединенная мощь радиотелескопов «Джеймс Уэбб» и ALMA помогает ученым в этом, и, что более важно, гарантирует, что мы сможем еще больше расширить наши космические горизонты и приблизиться к заре Вселенной.

С результатами исследования, опубликованными в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, можно ознакомиться здесь.