Дані телескопа Вебба розкрили історію еволюції галактик

Міжнародна команда астрономів представила найбільшу в історії вибірку груп галактик, використовуючи дані космічного телескопа Джеймса Вебба в області неба, що має назву Павутина COSMOS.

Масштабне дослідження, яке незабаром буде опубліковане в журналі Astronomy and Astrophysics, включає майже 1700 груп галактик і охоплює часовий проміжок від дванадцяти до одного мільярда років тому. Ці зображення дозволяють зазирнути в минуле, коли Всесвіт був молодшим за нашу планету. Завдяки безпрецедентній глибині і масштабу каталогу, вчені отримали унікальну можливість дослідити формування та еволюцію галактик протягом більшої частини історії Всесвіту.

Європейське космічне агентство обрало вражаюче зображення скупчення галактик на відстані понад 6 мільярдів світлових років як фото місяця з 29 квітня. Це підкреслює наукову та естетичну цінність отриманих даних.

Революційні можливості Вебба для вивчення ранніх галактик

“Ми можемо фактично спостерігати одні з перших галактик, що утворилися у Всесвіті”, – говорить Гассем Гозаліасл з Університету Аалто, керівник групи виявлення груп галактик. “За допомогою космічного телескопа Джеймс Вебб ми виявили 1678 груп галактик або протоскупчень – найбільшу і найглибшу вибірку груп галактик з усіх коли-небудь виявлених”.

Космічний телескоп Джеймса Вебба, який почав свою роботу у 2022 році, має вищу роздільну здатність і чутливість порівняно з попередніми інструментами. Це дозволяє спостерігати надзвичайно віддалені та тьмяні об’єкти – найслабші галактики в цьому наборі даних у мільярд разів тьмяніші, ніж може сприйняти людське око.

Оскільки світло поширюється з кінцевою швидкістю, спостереження за віддаленими об’єктами фактично є подорожжю в минуле. Таким чином, вчені можуть побачити, як виглядали галактики в ранньому Всесвіті, і простежити їхню еволюцію до більш сучасних форм.

Групи і скупчення галактик представляють особливий інтерес для астрономів. “Це багате середовище, наповнене темною матерією, гарячим газом і масивними центральними галактиками, в яких часто знаходяться надмасивні чорні діри”, – пояснює Гозаліасл. Взаємодія між цими компонентами відіграє вирішальну роль у формуванні життєвих циклів галактик.

Космічна павутина та еволюція галактичних “сімей”

На відміну від поширеного уявлення, галактики не розподілені рівномірно по Всесвіту. Вони сконцентровані в щільних регіонах, з’єднаних нитками і стінками, утворюючи величезну структуру, відому як космічна павутина. Справді ізольовані галактики зустрічаються рідко.

“Як і люди, галактики об’єднуються і створюють сім’ї”, – метафорично пояснює Гозаліасл. Більшість галактик існують у групах, що містять від трьох до кількох десятків галактик, або у більших скупченнях, які можуть включати сотні або навіть тисячі галактик, пов’язаних гравітаційно. Наш Чумацький Шлях є частиною Місцевої групи галактик, що включає Галактику Андромеди та десятки менших галактик.

Вивчення цих скупчень має важливе значення, оскільки в них галактики взаємодіють і зливаються, що призводить до трансформації їхньої структури і морфології. “Вивчення цих середовищ також допомагає нам зрозуміти роль темної матерії, зворотний зв’язок від надмасивних чорних дір і теплову історію гарячого газу, який заповнює простір між галактиками”, – наголошує дослідник.

Новий каталог дозволяє вченим порівнювати найдавніші структури Всесвіту з відносно сучасними. Це дає можливість краще зрозуміти, як формуються гігантські, найяскравіші групові галактики в центрах скупчень в результаті багаторазових злиттів – тема, яку глибоко досліджував Гозаліасл у своїх недавніх публікаціях.

Спостереження показують цікаву еволюцію форм галактик протягом космічної історії. У ранньому Всесвіті галактики мали більш неправильну форму і активно формували зірки. Ближче до нашого часу процес зореутворення сповільнюється, а галактики набувають більш симетричної структури – еліптичної або спіральної.

“Коли ми заглядаємо дуже глибоко у Всесвіт, галактики мають більш неправильну форму і утворюють багато зірок. Ближче до нашого часу зореутворення є так званим “вгамованим”… Спостерігати за тим, як їхні форми змінюються з плином космічного часу, справді цікаво”, – підсумовує Гозаліасл.

Це дослідження відкриває нову еру в позагалактичній астрономії, надаючи безпрецедентний інструмент для розуміння формування та еволюції найбільших структур Всесвіту. Завдяки можливостям телескопа Джеймса Вебба, вчені наближаються до відповідей на фундаментальні питання про походження і розвиток галактик у космічному просторі та часі.