Астрономы нашли двойника Млечного пути возрастом 11 млрд лет

Астрономы обнаружили самый удаленный во Вселенной двойник нашей галактики.

Когда Вселенной было всего два миллиарда лет, новооткрытая спиральная галактика ceers-2112, по-видимому, имела полосу звезд и газа, пересекающую ее сердце, подобно косой черте на табличке "курение запрещено". У Млечного Пути, также спиральной галактики, похожая полоса. Ученые подозревают, что стержень Млечного Пути вращается цилиндрически, как держатель для рулонов туалетной бумаги, направляя газ в центр галактики и вызывая вспышки звездообразования.

Ранее астрономы считали, что эта галактическая структура знаменует конец периода формирования галактики, поэтому ожидалось, что ее можно будет увидеть только в старых галактиках, которые, возможно, достигли полной зрелости — возможно, в тех, которые существовали на полпути эволюции Вселенной. Действительно, прошлые наблюдения морфологии галактик с помощью космического телескопа Хаббл показали, что в ранней Вселенной было очень мало подобных галактик.

Однако новые результаты, полученные на основе данных космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), позволяют усомниться в этом. Открытие спиральной галактики ceers-2112 показывает, что галактики, похожие на нашу, уже существовали 11,7 миллиарда лет назад, "когда жизнь Вселенной составляла всего 15 процентов", - говорит Лука Костантин, астрофизик из Центра астробиологии в Мадриде и ведущий автор нового исследования.

JWST может собирать в шесть раз больше света, чем Хаббл, что позволяет увидеть более подробные характеристики далеких галактик. Ceers-2112 наблюдается при красном смещении 3, когда возраст Вселенной составлял 2100 миллионов лет. По сути, это означает, что свету от галактики потребовалось 11,7 миллиарда лет, чтобы достичь JWST, поясняет Костантин.

Это удивительная находка, поскольку галактические полосы видны примерно в двух третях всех спиральных галактик, но считается, что полосы проявились примерно через 4 миллиарда лет после рождения Вселенной. 

Изучение подробной морфологии далеких галактик "важно для понимания их истории, открывая дверь для новых сценариев формирования и эволюции галактик", - говорится в заявлении соавтора исследования Кристины Кабельо, научного сотрудника Института физики частиц и Космоса в Мадриде.

Например, наличие полосы в ceers-2112 бросает вызов современным теоретическим моделям, которые предсказывают, что физические условия ранней Вселенной не должны были позволить сформироваться таким галактикам.

"Теоретические прогнозы космологического моделирования действительно с трудом воспроизводят такие системы той эпохи, - сказал Костантин. - Теперь нам нужно понять, какого ключевого физического компонента не хватает в наших моделях".

Кроме того, подобные исследования также формируют наше понимание роли темной материи в ранней Вселенной.

Астрономы считают, что 85 процентов всей материи во Вселенной - это темная материя, таинственное вещество, неуловимое для телескопических наблюдений, потому что оно вообще не взаимодействует со светом. Считается, что темная материя радикально повлияла на эволюцию галактики и звездообразование уже через 380 000 лет после Большого взрыва. Однако результаты нового исследования показывают, что в эволюции галактики, по крайней мере в случае ceers-2112, доминировала обычная материя, а не темная, когда Вселенной было около двух миллиардов лет. Морфология галактики показывает, что вклад темной материи в галактическую полосу ceers-2112 очень низок, и вместо этого в ней преобладает нормальная материя, говорится в исследовании.

Это исследование описано в статье, опубликованной 8 ноября в журнале Nature.