Новые наблюдения космического телескопа «Хаббл» позволяют предположить, что первые звезды и галактики в ранней вселенной сформировались намного раньше, чем считалось ранее.

Снятое «Хабблом» галактическое скопление MACS J0416. © NASA, ESA, and M. Montes (University of New South Wales, Sydney, Australia

Как сообщила команда Раханы Бхатавдекар еще в 2019 году в журнале Monthly Notices oft he Royal Astronomical Society, а теперь представила и на ежегодном собрании «Американского астрономического общества» (AAS), у них нет никаких доказательств в отношении первого поколения звезд, хотя во вселенной найдены звезды так называемой III популяции, образовавшиеся в период между 500 миллионами и 1 миллиардом лет после Большого взрыва.

Для своего исследования астрономы просканировали раннюю вселенную примерно через 500 миллионов –1 миллиард лет после ее образования, сравнив и изучив полученные «Хабблом» снимки галактического скопления MACSJ0416 и близлежащего участка неба, который был снят с той же экспозицией, что и MACSJ0416.

Далее авторы скомбинировали эти наблюдения, чтобы создать самую глубокую картину, когда-либо полученную из галактических скоплений и галактик, расположенных позади них. Все это было увеличено эффектом гравитационной линзы и подтверждено данными космического телескопа «Спитцер» NASA и наземного телескопа Very Large Telescope (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO).

«Исследование первых галактик остается серьезной проблемой в современной астрономии», - говорится в пресс-релизе Европейского космического агентства (ESA). - «Мы не знаем, когда и как во вселенной образовались первые звезды и галактики».

Художественное изображение ранней вселенной. © ESA/Hubble, M. Kornmesser

Чтобы приблизиться к ответам на эти вопросы, астрономы используют изображения так называемых глубоких наблюдений космического телескопа «Хаббл», что позволяет заглянуть в раннюю вселенную примерно через 500 миллионов лет после Большого взрыва.

Таким образом Бхатавдекар и ее коллеги изучили первое поколение звезд ранней вселенной, так называемые звезды III популяции. «Эти звезды сформировались из «первобытного» материала, возникшего в результате Большого взрыва», - говорят исследователи. - «То есть они должны были состоять исключительно из водорода, гелия и лития. Эти единственные элементы, которые существовали еще до процессов в ядрах этих звезд, могли производить и более тяжелые элементы, такие как кислород и азот, углерод и железо».

Используя недавно разработанную методику для измерения расстояния света от ярких галактик переднего плана в галактических скоплениях, команда обнаружила с помощью телескопа «Хаббл» фоновые галактики меньшей массы, чем когда-либо прежде, на расстоянии, эквивалентном времени, когда вселенной было менее миллиарда лет. Но при этом в исследованном ними космическом интервале (до 500 миллионов лет после Большого взрыва) они не нашли никаких свидетельств о звездах III популяции первого поколения.

Тем не менее, на фоне новых наблюдений астрономы теперь предполагают, что первые галактики образовались примерно через 200 миллионов лет после возникновения вселенной.

Ученые считают, что отсутствие данных о популяциях звезд того периода и идентификация множества галактик малой массы подтверждают предположение, что эти галактики являются наиболее вероятными кандидатами на так называемую реионизацию вселенной, во время которой в ранней вселенной происходила ионизация нейтральной межгалактической среды и возникновение первых звезд и галактик.

Эти результаты показывают, что галактики должны были сформироваться значительно раньше, чем считали астрономы. Они также предполагают, что самые ранние звезды и галактики были сформированы намного раньше, чем это может быть исследовано с помощью космического телескопа «Хаббл». По этой причине эта область исследований должна быть оставлена преемнику «Хаббла», космическому телескопу «Джеймс Уэбб» (JWST), который будет иметь возможность исследовать самые ранние галактики во вселенной.