Международная команда астрономов с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружила одну из самых химически примитивных галактик, когда-либо зафиксированных наукой. Объект под названием LAP1-B существовал всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва — в эпоху, когда во Вселенной лишь начинали вспыхивать первые поколения звёзд.
Галактика удалена от Земли на 13 миллиардов световых лет. Она обладает настолько низкой яркостью, что прямое наблюдение с помощью JWST было бы невозможно без использования гравитационного линзирования. В данном случае массивный кластер галактик MACS J046, расположенный между нами и LAP1-B, искривляет пространство-время, работая как гигантская естественная линза и усиливая свет объекта примерно в 100 раз.
Даже с учетом этого усиления LAP1-B остается экстремально тусклой. По расчетам ученых, масса звезд в этой системе составляет не более 3300 солнечных масс (для сравнения, в Млечном Пути их около 100 миллиардов).
Ключевые данные о составе галактики астрономы получили путем спектрографического анализа газа. Уровень тяжелых элементов в нем критически низок: соотношение кислорода к водороду составляет всего 0,4% от солнечного уровня. При этом спектр показал высокое содержание углерода и присутствие линий трехкратно ионизированного углерода, что свидетельствует о наличии крайне жесткого ультрафиолетового излучения.
Исследователи полагают, что подобные условия способны создать только звезды популяции III — самые первые звезды во Вселенной, состоявшие почти исключительно из водорода и гелия. Ученые предполагают, что дисбаланс углерода и кислорода является следствием взрывов этих массивных древних звезд, при которых большая часть тяжелых элементов поглощалась черной дырой, а более легкие углеродные оболочки выбрасывались в окружающее пространство.
Также выяснилось, что LAP1-B практически целиком состоит из темной материи. Скорость движения газа в системе достигает 58 км/с, что нехарактерно много для объекта с общей массой в 10 миллионов солнечных масс, где видимое вещество составляет лишь ничтожную долю. Именно темная материя, по мнению экспертов, удержала первичный газ, позволив сформироваться первым звездным структурам.
Астрономы рассматривают LAP1-B как «недостающее звено» эволюции, напоминающее современные ультратусклые карликовые галактики — реликты ранней эпохи. Скорее всего, процесс звездообразования в ней угас во время эпохи реионизации, когда нагрев межгалактического газа лишил подобные малые системы необходимого «топлива». В дальнейшем ученые планируют продолжить поиск подобных объектов, чтобы детальнее изучить рождение первых галактик.
