Телескоп Джеймса Уэбба помог обнаружить очень старые звёздные шаровые скопления в далёкой галактике
Телескоп Джеймса Уэбба использовали для анализа звёздных скоплений в удалённой галактике. Часть этих звёздных кластеров оказались шаровыми скоплениями. Эти плотные группы звёзд в галактике возрастом более десяти миллиардов лет могут содержать в себе самые ранние звёздные объекты во Вселенной.
Для анализа использовали так называемое «Первое глубокое изображение» телескопа Джеймса Уэбба, или «First Deep Field». Это один из первых снимков глубокого космоса новой космической обсерватории, опубликованный в июле 2022 года, незадолго после полноценного ввода телескопа в эксплуатацию. На него попал небольшой участок неба в южном созвездии Летучей Рыбы (Volans). Снимок сосредоточен на скоплении галактик SMACS J0723.3-7327 на расстоянии нескольких миллиардов световых лет, но астрономы исследуют на нём и другие попавшие в кадр объекты.
В данном случае астрономы из университета Торонто обратили внимание на объект, который неофициально называют «галактикой Бенгальский Огонь» (Sparkler Galaxy), на расстоянии девяти миллиардов световых лет. Такое название объект получил из-за множества жёлто-красных точек, окружающих галактику. Эти точки могли оказаться или молодыми скоплениями звёзд на стадии активного звёздообразования — тогда они должны были сформироваться через три миллиарда лет после Большого Взрыва, или же, наоборот — старыми шаровыми скоплениями. Как известно, шаровые скопления в нашей Галактике сложены, как правило, очень старыми звёздами, которые образовались примерно в одно время с галактикой. Изучение таких скоплений проливает свет на особенности формирования галактики. Статья канадских астрономов об изучении самых старых звёздных скоплений в ноябре 2022 года появилась в The Astrophysical Research Letters.
Для исследования двенадцать объектов, то есть точек — «брызг» бенгальского огня возле этой галактики. Из них пять действительно оказались шаровыми звёздными скоплениями. Галактика, свет от которой шёл до нас девять миллиардов лет — очень старая, а возраст её шаровых звёздных скоплений должен быть сопоставим с возрастом самой галактики. Таким образом, найденные кластеры звёзд оказываются не только самыми дальними из обнаруженных скоплений, но и одними из самых старых звёзд, открытых до сих пор. Вероятно, эти звёзды сформировались примерно в то время, когда вообще стало возможным образование звёзд на ранних стадиях развития Вселенной.
Раньше астрономы также могли рассматривать компактные объекты возле галактики «Бенгальский Огонь» при помощи телескопа «Хаббл». На картинке-инфографике видно, что изменилось с вводом в эксплуатацию обсерватории JWST. Изображение получается значительно более резким, и точки — «искры бенгальского огня» — можно замеить только на нём. Галактика интересна ещё и благодаря своему уникальному положению. Дело в том, что на луче зрения от неё расположена гравитационная линза — собственно кластер SMACS 0723. Его расположение даёт дополнительное увеличение, то есть дополнительный поток света, который может собрать телескоп, примерно в сто раз: иначе мы вряд ли были способны рассмотреть отдельные звёздные скопления в галактике на расстоянии в несколько миллиардов световых лет. Более того, гравитационная линза ещё и даёт три отдельных изображения «Бенгальского Огня», поэтому галактику можно изучить в деталях. Из-за того, что точки — «брызги бенгальского огня» видны на разных клонах галактики, можно установить, что эти скопления действительно принадлежат этой галактике, а не, скажем, являются объектами сильно ближе к нам на её луче зрения.
В Млечном Пути известно около 150 шаровых скоплений, расположенных в гало галактики, то есть вне плоскости её диска. Пока не очень понятно, как сформировались эти плотные сгустки звёздной материи (внутри такого кластера расстояние между звёздами может составлять всего несколько световых недель). Астрономы знают, что эти скопления могут иметь очень солидный возраст, сопоставимый с возрастом Галактики, но точное определение возраста таких звёзд пока — сложная задача. Благодаря телескопу JWST теперь можно исследовать самые старые звёзды и в далёких галактиках, таких, как «Бенгальский Огонь», и даже определять их возраст.
