Астрономы открыли древнейшие звездные скопления

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) обнаружил то, что может быть самыми ранними звездными скоплениями во Вселенной.

JWST обнаружил пять протошарообразных скоплений миллионов звезд, связанных вместе гравитацией, внутри дуги Cosmic Gems (Арка Космических самоцветов), галактики, которая сформировалась всего через 460 миллионов лет после Большого взрыва.

Арка Космических самоцветов получила свое название из-за своего внешнего вида: если смотреть из нашей солнечной системы, усыпанная звездами галактика выглядит как полумесяц толщиной с волос из-за мощного гравитационного воздействия галактики на переднем плане, которое увеличивает и искажает внешний вид далекой галактики.

Эта древняя галактика дает астрономам беспрецедентное представление о движении первых звезд во времена Космического рассвета.

Космический рассвет - это время, охватывающее первый миллиард лет существования Вселенной. Примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва началась эпоха реионизации, когда свет от зарождающихся звезд лишил водород электронов, что привело к фундаментальному изменению структуры галактик.

"Ранняя вселенная совсем не такая, как мы ожидали, - говорит первый автор исследования Анджела Адамо, астроном Стокгольмского университета. – Галактики были более яркими, они образовали звезды с головокружительной скоростью в массивных и плотных звездных скоплениях. Мы создаем новое понимание того, как формировались ранние галактики".

Исследователи опубликовали свои выводы 24 июня в журнале Nature.

По мере формирования звезд они выбрасывают материал в виде ветров и струй ионизированной плазмы — процесс, известный как звездная обратная связь. "Чтобы сформировать эти 5 звездных скоплений, обратная связь от звезд в этих звездных скоплениях, должно быть, была огромной", - отмечает Адамо.

Ученые обнаружили дугу Арку Космических самоцветов в 2018 году с помощью космического телескопа Хаббл. Обычно галактики такого раннего периода излучают свет, который слишком тусклый, чтобы его можно было обнаружить телескопами. Но явление, называемое гравитационным линзированием, может помочь астрономам увидеть их.

Как изложил Эйнштейн в своей общей теории относительности, гравитация - это искривление и искажение пространства-времени в присутствии материи и энергии. Это искривленное пространство, в свою очередь, устанавливает правила движения энергии и материи.

Это означает, что, хотя свет распространяется по прямой линии, он может искривляться и усиливаться из-за присутствия силы тяжести. В данном случае галактика SPT-CL J0615-5746 находится между Аркой и нашей Солнечной системой, изгибая и увеличивая свет ранней галактики, чтобы его можно было наблюдать в телескопы.

Направив JWST на эту область искривленного пространства, астрономы обнаружили, что звездные скопления в этой галактике были невероятно плотными, примерно на три порядка величины плотнее, чем области звездообразования, наблюдаемые ближе к Земле.

"Мы могли ожидать, что звездообразование будет происходить кластерным образом даже в первичных галактиках. Но для формирования массивных протошарообразных скоплений галактика-хозяин должна быть способна создавать и удерживать достаточную массу газа. Так что все зависит от того, насколько быстро могут расти первичные галактики", - заключает Адамо. 

Чтобы узнать больше об этой области космоса, исследователи проведут спектроскопический анализ с использованием JWST. Это позволит астрономам реконструировать физические свойства скоплений, еще больше уточнить их возраст и проследить их влияние на галактику.