Вчені, використовуючи дані з космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), відкрили AMORE6 — галактику, яка майже повністю позбавлена важких елементів. Це відкриття є вагомим підтвердженням ключових передбачень моделі Великого вибуху. За цією теорією, перші галактики повинні були складатися виключно з найлегших елементів. Подальше вивчення AMORE6 допоможе нам краще зрозуміти ранній Всесвіт та формування перших космічних структур, зокрема галактик. Ця знахідка, зроблена завдяки потужності космічного телескопа Джеймса Вебба, відкриває нові горизонти в астрономії.

Теорія «незайманих» галактик

Наше розуміння Всесвіту починається з Великого вибуху — моменту, коли почалося космічне розширення. Під час цієї ключової події, відомої як нуклеосинтез Великого вибуху, утворилися переважно найлегші елементи: водень і гелій, а також невелика кількість літію. Важчі елементи, які астрофізики називають «металами», були синтезовані значно пізніше, в ядрах зірок, які пройшли повний життєвий цикл.

Перше покоління зірок, відоме як зорі Популяції III, відіграло вирішальну роль у створенні цих важчих елементів через процес зоряного нуклеосинтезу. Ці перші зірки, за своєю суттю, не містили важких елементів або мали їх у мінімальних кількостях. Їхні життєві цикли збагатили Всесвіт першими «металами». Оскільки зірки формуються в галактиках, логічно припустити існування також галактик Популяції III, зоряне населення яких не містило б «металів» взагалі.

Незважаючи на значний прогрес у вивченні космічної історії, залишаються суттєві прогалини. Одним із найважливіших невирішених питань є пошук доказів існування цих ранніх галактик Популяції III. Теоретичні моделі передбачають, що деякі ранні галактики, які спостерігаються з високим червоним зміщенням, повинні демонструвати нульову металічність. Підтвердження їхнього існування стало б ключовим доказом на користь сучасної космологічної моделі.

Дивовижні дані з телескопа Вебба

JWST вже неодноразово змінював наші уявлення, виявляючи масивні та добре розвинені галактики на ранніх етапах космічної історії, значно раніше, ніж передбачали моделі. Ці відкриття змусили астрономів переглянути теорії щодо швидкості формування та еволюції галактик. Однак, навіть з його вражаючими можливостями, JWST досі не ідентифікував галактику з нульовою металічністю. Хоча телескоп спостерігав галактики, що сформувалися лише через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху, жодна з них не продемонструвала повної відсутності «металів», як це передбачено для справжніх систем Популяції III.

Кисень відіграє важливу роль у цьому пошуку. Згідно з космологічними моделями, найперші галактики повинні містити лише водень і гелій, без кисню чи інших важких елементів. Астрономи використовують лінію випромінювання OIII у спектроскопії для вивчення галактик. Ця лінія виявляє поточне зореутворення і є особливо ефективною для дослідження дуже віддалених систем з високим червоним зміщенням.

«Існування галактик без таких елементів, як кисень, що утворилися внаслідок зореутворення після нуклеосинтезу Великого вибуху, є ключовим передбаченням космологічної моделі. Однак досі не було ідентифіковано жодної «чистої» галактики Популяції III з нульовою металічністю», — пишуть дослідники. Це свідчить про важливість подальших досліджень галактики AMORE6.

Підтвердження моделі Великого вибуху

Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, повідомляє про можливе відкриття галактики, яка відповідає критеріям первинної. Дослідники виявили її з червоним зміщенням z = 5.725, що означає, що її світло було випромінене, коли Всесвіту було лише від 900 мільйонів до 1 мільярда років. Галактика отримала назву AMORE6 і була виявлена за допомогою гравітаційного лінзування. Цей ефект посилив і продублював зображення галактики, що значно полегшило її спостереження за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба.

Телескоп JWST зафіксував випромінювання Hβ, яке використовується в астрономії для вимірювання галактик, але не виявив жодного кисню. Це свідчить про надзвичайно низьку металічність AMORE6.

«Відсутність [випромінювання OIII — ред.] одразу вказує на те, що AMORE6 має дуже низьку металічність, майже первісне міжзоряне середовище», — пояснюють автори дослідження. Ця знахідка є надзвичайно важливою для розуміння раннього Всесвіту.

Галактика також має невелику зоряну масу та надзвичайно компактну морфологію. Ці властивості відповідають сценарію масивного зореутворення в первісному або майже первісному середовищі. Однак, дещо дивує, що такий яскравий приклад первинного середовища зореутворення був знайдений майже через мільярд років після Великого вибуху, тоді як інші, повністю сформовані галактики, були виявлені набагато раніше. Це ставить нові питання щодо космічної історії.

«Виявлення такого прикладу на відносно пізньому етапі космічної історії є дивним. Однак незалежно від космічної епохи, ідентифікація потенційно первісного об’єкта є ключовим підтвердженням моделі Великого вибуху», — заявили дослідники. Подальші дослідження AMORE6 та подібних об’єктів допоможуть нам краще зрозуміти еволюцію Всесвіту.