Астрономи знайшли кисень у найвіддаленішій галактиці видимого Всесвіту

Вчені виявили сліди кисню в одній із найдальших і найдавніших відомих галактик — JADES-GS-z14‑0, світло від якої йшло до Землі 13,4 мільярда років. Це означає, що ми бачимо її такою, якою вона була, коли Всесвіту було менше ніж 300 мільйонів років — у період, який вважався надто раннім для появи важких елементів, зокрема кисню. Відкриття зроблено за допомогою комплексу радіотелескопів ALMA (Ata­ca­ma Large Millimeter/submillimeter Array) і стало результатом роботи двох міжнародних наукових груп під керівництвом Сандера Схауса з Лейденської обсерваторії.

Кисень є ключовим індикатором збагачення галактик важкими елементами, адже утворюється в надрах зірок і потрапляє в міжзоряний простір після їх вибухів як наднових. Його виявлення у JADES-GS-z14‑0 свідчить, що в ній уже встигли народитися і загинути щонайменше два покоління зірок, а це значно скорочує звичні моделі хімічної еволюції, які передбачали для цього сотні мільйонів років додаткового часу.

Спостереження ALMA дозволили точно виміряти відстань до галактики з похибкою лише 0,005%. При цьому не було зафіксовано випромінювання від космічного пилу, що вказує на дуже низьке співвідношення маси пилу до маси зірок — менше ніж 0,2%. Аналіз спектра показав, що газ у галактиці має металевість близько однієї п’ятої від сонячної, а швидкість руху іонізованого газу сягає 70 км/с, що відповідає динамічній масі близько мільярда сонячних мас і наявності розвинутого гало темної матерії.

Дані свідчать, що JADES-GS-z14‑0 містить у десять разів більше металів, ніж передбачають чинні моделі для такого раннього етапу еволюції. Це може пояснюватися або надзвичайно швидкими спалахами зореутворення, або більш ефективним перемішуванням речовини після вибухів наднових. Додаткові спостереження телескопа Джеймса Вебба (JWST) підтвердили оцінки металевості та виявили ознаки витоку приблизно 10% іонізувальних фотонів у міжгалактичний простір, що може бути важливим чинником ранньої іонізації Всесвіту.

Відкриття ставить під сумнів класичні моделі, які передбачають поступове формування металозбагачених галактик не раніше ніж через 500 мільйонів років після Великого вибуху. Подальші спостереження за допомогою JWST, ALMA та майбутнього Європейського надвелетенського телескопа мають допомогти з’ясувати, чи є JADES-GS-z14‑0 унікальним випадком, чи подібні швидко зрілі галактики були поширеним явищем у ранньому Всесвіті.