Величезний резервуар «зоряного палива» виявлено в одній із найдавніших галактик Всесвіту

Всесвіт був ще зовсім молодим — минуло лише близько 700 мільйонів років після Великого вибуху, що становить приблизно 5% від його нинішнього віку, — коли вже існували галактики, здатні стрімко зростати та формувати зірки. Міжнародна група астрономів, застосувавши два потужні радіотелескопи, вперше безпосередньо побачила, з чого складалося «паливо» для цього процесу. Результати, опубліковані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, змушують по-новому поглянути на механізми формування перших великих галактик.

Йдеться про галактику REBELS-25, яку спостерігають на червоному зміщенні z=7,3. Вона належить до епохи реіонізації — періоду, коли перші покоління зірок і галактик поступово змінювали вигляд космосу, іонізуючи навколишній нейтральний водень. Раніше астрономи припускали, що такі ранні масивні об'єкти мали володіти значними запасами холодного молекулярного газу — основної сировини для народження нових зірок. Однак прямих підтверджень цьому бракувало: сигнали занадто слабкі, а фон космічного мікрохвильового випромінювання на великих відстанях суттєво ускладнює спостереження.

Ключову роль відіграли дослідження на Very Large Array (VLA) у Нью-Мексико та Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) у Чилі. За допомогою VLA вдалося зафіксувати слабке випромінювання монооксиду вуглецю (CO) — надійного індикатора наявності холодного газу. Це найвіддаленіша подібна детекція на сьогодні. Дані ALMA доповнили картину, давши змогу оцінити температуру, щільність та розподіл газу. З'ясувалося, що в REBELS-25 міститься близько ста мільярдів сонячних мас холодного молекулярного газу — приблизно 95% від усієї звичайної (баріонної) матерії галактики. Для порівняння: зірок у ній поки що сформувалося значно менше.

Галактика вражає своєю зрілістю. Попередні дослідження вже продемонстрували, що вона має диск, який обертається, велику кількість пилу та відносно високий вміст важких елементів. Тепер до цього списку додався величезний газовий резервуар. «Наші результати доводять, що вже через 700 мільйонів років після Великого вибуху галактики мали великі запаси холодного газу для формування нових зірок», — зазначає провідна авторка роботи Карін Ческон із Лейденського університету.

У дослідженні брав участь і чилійський астроном Мануэль Аравена з Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines та Universidad Diego Portales. За його словами, такі знахідки допомагають зрозуміти, як певні системи в ранньому Всесвіті так швидко накопичували матеріал. Це не обов’язково типова картина — можливо, REBELS-25 є винятковим прикладом, проте тепер у вчених є інструмент, щоб перевірити, наскільки часто зустрічалися подібні резервуари.

Це відкриття — важливий крок у вивченні «космічного світанку». Майбутні, більш чутливі інструменти, такі як Next Generation VLA, дадуть змогу спостерігати холодний газ у більшій кількості ранніх галактик. Поки що ми бачимо, що навіть у дуже молодому космосі вже існували умови для бурхливого розвитку структур, які з часом стали основою сучасної світобудови. Це нагадування про те, наскільки динамічним і багатим на сюрпризи був ранній Всесвіт.