Астрономы при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружили самую далёкую из известных на сегодняшний день галактик. Объект получил обозначение MoM-z14, а свет от него шёл к Земле около 13,5 миллиарда лет. Это означает, что галактика существовала всего через 280 миллионов лет после Большого взрыва. Для сравнения, формирование Млечного Пути, как считают учёные, началось примерно через 800 миллионов лет после рождения Вселенной.
Возраст и расстояние до MoM-z14 удалось определить с высокой точностью благодаря спектрографу ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec, установленному на телескопе. Анализ спектра показал рекордное красное смещение z = 14,44. Это указывает на то, что объект наблюдается в эпоху так называемого Космического рассвета, когда во Вселенной только начинали появляться первые звёзды и галактики.
Неожиданностью для исследователей стала высокая яркость галактики. Абсолютная ультрафиолетовая светимость MoM-z14 составляет около минус 20,2 звёздной величины, что слишком много для столь раннего этапа эволюции Вселенной. По оценкам учёных, плотность подобных ярких объектов на таком расстоянии оказалась в 182 раза выше, чем предполагали модели, созданные до запуска «Джеймса Уэбба». Это противоречит прежним представлениям о том, что первые галактики должны были быть маломассивными и слаборазвитыми.
Спектроскопические данные свидетельствуют о крайне интенсивном звездообразовании внутри MoM-z14. За последние 5 миллионов лет его темпы увеличились почти в десять раз по сравнению с более ранними периодами. Ультрафиолетовый спектр указывает на преобладание массивных молодых звёзд и почти полное отсутствие пыли, благодаря чему излучение свободно покидает галактику и делает её хорошо заметной для наблюдений.
Особый интерес у учёных вызвал химический состав объекта. В спектре обнаружены линии азота с необычно высоким соотношением по отношению к углероду. При столь малом возрасте галактики стандартные процессы эволюции звёзд не успели бы произвести такое количество азота. Исследователи предполагают, что в ранней Вселенной могли существовать сверхмассивные звёзды, способные быстрее синтезировать тяжёлые элементы. Похожие химические особенности наблюдаются и у самых древних звёзд Млечного Пути.
Анализ формы и размеров показал, что MoM-z14 имеет очень компактную структуру. Эффективный радиус галактики составляет около 70 парсеков, а её форма заметно вытянута. Это позволяет исключить доминирующее влияние активного галактического ядра и указывает на то, что основной источник излучения — плотное скопление молодых звёзд. По своим свойствам объект может напоминать прототипы будущих шаровых скоплений.
Наблюдения также показали, что вокруг галактики уже сформировалась область ионизированного газа. В спектре отсутствуют признаки поглощения нейтральным водородом, что говорит о начале процесса реионизации. Это подтверждает, что переход ранней Вселенной из «туманного» состояния в прозрачное мог начаться раньше и проходить более неравномерно, чем считалось ранее.
По словам ведущего автора исследования Рохана Найду из Массачусетского технологического института, открытие MoM-z14 указывает на то, что ранняя Вселенная была гораздо более активной и сложной, чем ожидалось. Этот объект заставляет пересматривать сценарии формирования первых галактик, темпы накопления массы и роль массивных звёзд в химической эволюции космоса.
