В данных космического телескопа James Webb команда под руководством ученых из Университета Ватерлоо (University of Waterloo) идентифицировала кандидата в галактику-«медузу», свет от которой шел до нас примерно 8,5 миллиарда лет. Объект, зарегистрированный с красным смещением z = 1,156 и обнаруженный в ходе наблюдений JWST за полем COSMOS, демонстрирует длинные, похожие на щупальца потоки газа и молодых звезд, которые характерны для близлежащих систем типа «медуза». Это открытие, опубликованное под заголовком «JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156» в журнале The Astrophysical Journal, отодвигает явление стриппинга под воздействием окружающей среды гораздо дальше в космическую историю, чем астрономы подтверждали ранее.
Открытие космического телескопа James Webb в поле COSMOS
Поле COSMOS — глубокий и «чистый» участок неба, выбранный именно потому, что он обеспечивает четкий обзор слабых далеких галактик, — долгое время было «рабочей лошадкой» для обзоров. Исследователи заново изучили изображения и спектроскопию JWST этого хорошо изученного региона и идентифицировали кандидата в галактику-«медузу» в ходе поиска признаков галактик, активно трансформирующихся под влиянием своего окружения. Поскольку поле COSMOS имеет минимальное загрязнение объектами переднего плана и очень глубокое многоволновое покрытие, инфракрасная чувствительность JWST позволяет увидеть детали, которые растянуты и смещены в красную область из-за космологического расстояния, но все еще имеют пространственное разрешение.
Доктор Иэн Робертс (Ian Roberts), постдокторант программы Banting в Центре астрофизики Ватерлоо, описал находку как неожиданную: изучая набор данных, команда заметила далекую, ранее не задокументированную галактику с безошибочно узнаваемой морфологией — компактным ядром с длинными тянущимися шлейфами. Сочетание разрешения JWST в ближнем инфракрасном диапазоне и многослойных данных COSMOS позволило команде измерить красное смещение галактики и составить физическую картину системы, подвергающейся активному обдиранию (стриппингу) в плотной среде на ранних этапах истории Вселенной.
Что такое галактика-«медуза»?
Галактики-«медузы» — это морфологический класс, названный так из-за их длинных, похожих на щупальца хвостов из газа и недавно образовавшихся звезд, которые тянутся за движущейся галактикой. Эти хвосты не являются декоративными: они образуются, когда галактика врезается в горячий плотный газ, заполняющий скопления галактик. Давление этой внутрикластерной среды, воздействующее на межзвездный газ галактики — процесс, известный как обдирание скоростным напором (ram-pressure stripping), — выметает материал из галактики, подобно тому как ветер срывает брызги с автомобиля, оставляя за собой вытянутые потоки, где газ охлаждается и коллапсирует в новые звезды.
Близлежащие примеры, наблюдаемые с помощью таких инструментов, как Hubble и наземные телескопы, обнаруживают впечатляющие узлы звездообразования в хвостах и резкое прекращение звездообразования в диске галактики. Особенность кандидата с z = 1,156 заключается в том, что он демонстрирует действие тех же физических процессов в то время, когда Вселенная была значительно моложе. Это подразумевает, что среда скоплений могла быть враждебной для галактик раньше, чем предсказывали стандартные модели.
Доказательства раннего стриппинга в скоплениях от James Webb
До этого открытия астрономы полагали, что скопления, достаточно массивные для создания сильного обдирания скоростным напором, встречались реже в эпохи, соответствующие красным смещениям около единицы. Новый кандидат демонстрирует явные морфологические признаки, соответствующие стриппингу при z = 1,156, что соответствует времени ретроспективного обзора примерно в 8,5 миллиарда лет. Этот период приходится на время задолго до нынешней эры хорошо сформировавшихся массивных скоплений и предполагает, что протоскопления или плотные среды, способные к стриппингу, уже активно меняли облик галактик.
Последствия этого открытия двояки. Во-первых, процессы окружающей среды, которые гасят звездообразование и превращают богатые газом спирали в пассивные галактики скоплений, могли быть эффективными раньше и шире, чем предсказывают многие симуляции. Во-вторых, наличие такой галактики объясняет механизм формирования большой популяции «мертвых» галактик, обнаруживаемых в скоплениях сегодня: обдирание газа ускоряет прекращение звездообразования, оставляя после себя красные, спокойные системы, которые доминируют в ядрах скоплений.
Как JWST увидел хвосты: визуализация и контекст
Инструменты JWST, оптимизированные для ближнего и среднего инфракрасного диапазонов, имеют решающее значение для разрешения структур в далеких галактиках, чей оптический свет из-за красного смещения перешел в инфракрасную область. На практике это означает, что JWST может запечатлеть звездный свет и переизлучение пыли, которые раскрывают как компактное звездное ядро, так и протяженные слабые нити галактики-«медузы» на космологических расстояниях. Обширные вспомогательные данные поля COSMOS — от рентгеновских карт, отслеживающих горячий внутрикластерный газ, до наземной спектроскопии, обеспечивающей контекст окружающей среды, — помогают исследователям интерпретировать, находится ли галактика в действительно плотной среде или просто проецируется рядом с ней.
Хотя в статье объект представлен как сильный кандидат, а не неоспоримый случай, сочетание морфологических данных и красного смещения ставит его в ряд самых ранних убедительных примеров галактики, подвергающейся стриппингу. Последующие наблюдения JWST и глубокие рентгеновские или радиоданные могут помочь подтвердить наличие окружающей горячей среды и более точно установить динамику системы.
Почему это открытие важно для эволюции галактик
Галактики эволюционируют под воздействием сочетания внутренних и внешних процессов. Внутренние процессы — потребление газа при звездообразовании, обратная связь от сверхновых и активных ядер — действуют независимо от окружения. Внешние процессы, такие как приливные взаимодействия и обдирание скоростным напором, зависят от окружающей среды. Обнаружение «ободранных» галактик при z ≈ 1,156 смещает баланс: это показывает, что трансформация под влиянием среды была важна уже тогда, когда возраст Вселенной составлял примерно половину от нынешнего.
Этот сдвиг имеет конкретные последствия для моделей сборки и гашения галактик. Симуляции, стремящиеся воспроизвести наблюдаемую демографию галактик, теперь должны учитывать более сильные или ранние эффекты окружающей среды, по крайней мере, в некоторых регионах. Для наблюдательной астрономии это открытие является демонстрацией того, что JWST способен разрешать взаимодействие галактик и их окружения на временах ретроспективного обзора, которые ранее были доступны только в виде размытых или интегрированных сигналов.
Следующие шаги: подтверждение кандидата и картирование его окрестностей
Космический телескоп James Webb продолжает преподносить сюрпризы, пока команды ученых заново обрабатывают обширные поля обзоров, такие как COSMOS, с новой чувствительностью и разрешением. Каждый новый идентифицированный объект с высоким красным смещением — это не просто точка данных, а инструмент для изучения физических процессов, формирующих галактики на протяжении космического времени, и кандидат в «медузы» на z = 1,156 является ярким примером того, как глубокое инфракрасное зрение меняет наше представление о ранней Вселенной.
Источники
- The Astrophysical Journal (научная статья: «JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156»)
- University of Waterloo (Waterloo Centre for Astrophysics)
- James Webb Space Telescope (наблюдения NASA/ESA/CSA)
- COSMOS (Cosmic Evolution Survey)
Comments
No comments yet. Be the first!