Широкий обзор ранней Вселенной указывает на одну из самых ранних из всех обнаруженных галактик

На двух новых снимках, полученных космическим телескопом Джеймса Уэбба, можно увидеть самые ранние галактики из всех когда-либо наблюдаемых. Оба изображения включают объекты более 13 миллиардов лет назад, и одно из них предлагает гораздо более широкое поле зрения, чем изображение Первого глубокого поля Вебба, которое было громко обнародовано 12 июля.

Эти изображения являются одними из первых результатов крупного сотрудничества астрономов и других научных исследователей с НАСА и глобальными партнерами по раскрытию новых знаний о Вселенной.

Команда определила один особо интересный объект, названный галактикой Мэйзи в честь дочери руководителя проекта Стивена Финкельштейна, которая, по их оценкам, наблюдается в том виде, в каком она была лишь спустя 290 миллионов лет после Большого взрыва (астрономы называют это красным смещением z =14).

Результаты исследования были опубликованы на сервере препринтов arXiv и ожидают публикации в рецензируемом журнале. Если находка подтвердится, то это будет одна из самых ранних наблюдавшихся галактик, и ее наличие свидетельствует о том, что галактики начали формироваться гораздо раньше, чем считали многие из астрономов.

Беспрецедентно четкие снимки показывают шквал сложных галактик, развивающихся с течением времени: одни – элегантно созревшие вертушки, другие – пузатые малыши, третьи – прозрачные кружляния соседей. Снимки, на сбор которых ушло около 24 часов, сделаны с участка неба рядом с рукояткой Большого Ковша, созвездия, официально называемого Большой Медведицей. Этот же участок неба ранее наблюдался космическим телескопом Хаббл, как видно на снимке "Расширенная полоса Грота".

"Удивительно видеть, как точка света от Хаббла превращается в целую галактику хорошей формы на этих новых снимках Джеймса Уэбба, а другие галактики просто появляются из ниоткуда", - сказал Финкельштейн, доцент астрономии Техасского университета в Остине и главный исследователь программы "Научный обзор космической эволюции на ранней стадии" (CEERS), из которой были взяты эти изображения.

В совместную работу CEERS входят исследователи из 12 институтов и более 100 сотрудников из США и девяти других стран. Исследователи CEERS изучают, как формировались некоторые из самых ранних галактик, когда возраст Вселенной составлял менее 5% от его нынешнего возраста, в период, известный как реионизация.

До того, как поступили реальные данные с телескопа, Микаэла Бегли, исследователь-постдокторант из UT Austin и одна из руководителей проекта CEERS по обработке изображений, создала имитационные изображения, чтобы помочь команде разработать методы обработки и анализа новых снимков. Бегли возглавила группу по обработке реальных изображений, чтобы данные могли быть проанализированы всей командой.

Большое изображение представляет собой мозаику из 690 отдельных кадров, на сбор которых ушло около 24 часов с помощью основного устройства телескопа, называемого камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam). Новое изображение охватывает область неба примерно в восемь раз больше, чем изображение Первого глубокого поля Вебба, хотя оно не столь глубоко. Исследователи использовали суперкомпьютеры в Техасском центре перспективных вычислений для начальной обработки изображений: Stampede2 использовался для удаления фонового шума и артефактов, а Frontera, один из самых мощных суперкомпьютеров в американском университете, использовался для сшивания изображений в единую мозаику.

"Высокопроизводительные вычислительные мощности позволили объединить огромное количество изображений и одновременно хранить кадры в памяти для обработки, в результате чего получилось одно красивое изображение", - сказал Финкельштейн.

Другое изображение было получено с помощью Прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI). По сравнению с NIRcam, MIRI имеет меньшее поле зрения, но работает с гораздо большим пространственным разрешением, чем предыдущие телескопы среднего инфракрасного диапазона. MIRI обнаруживает более длинные волны, чем NIRCam, что позволяет астрономам видеть космическую пыль, светящуюся от галактик со звездообразованием, а также от черных дыр на умеренно больших расстояниях, и видеть свет от старых звезд на очень больших расстояниях.