Ученые обнаружили самую древнюю галактику во Вселенной

Ученые обнаружили самую древнюю галактику во Вселенной. Телескоп Джеймса Уэбба разглядел самые древние галактики во Вселенной. Изображение: cdn.mos.cms.futurecdn.net. Фото.

Телескоп Джеймса Уэбба разглядел самые древние галактики во Вселенной. Изображение: cdn.mos.cms.futurecdn.net

С тех пор как космический телескоп Джеймса Уэбба приступил к работе, прошло совсем немного времени, однако данные, полученные с тех пор, продолжают устанавливать новые рекорды. Недавно исследователи сообщили об уникальном открытии – меткий взор Уэбба обнаружил несколько самых древних галактик во Вселенной. Отметим, что звания «самых старых» галактик удостаивались самые разные объекты, так как их открытие происходит постепенно, однако обнаруженные Уэббом галактики представляют собой серьезную проблему для астрономов – все потому, что они рушат имеющиеся модели формирования этих обитателей космоса. Так, самая дальняя галактика, JADES-GS-z14-0, на снимках видна такой, какой она была примерно через 300 миллионов лет после Большого взрыва (существуя по меньшей мере на 100 миллионов лет раньше, чем предыдущий рекордсмен). Это означает, что свет, который запечатлел Уэбб шел до нас примерно 13,5 миллиардов лет. Соседняя галактика находится почти на таком же расстоянии
и занимает второе место в рейтинге самых древних галактик.

Галактика-рекордсмен

Объявление об открытиях, сделанных в октябре 2023 года и январе 2024 года, является последним достижением в продолжающемся исследовании рождения Вселенной, которому телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов способствовал в рамках программы JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Цель JADES – дать жизненно важное представление о том, каким образом звезды, газ и черные дыры эволюционировали в первобытных галактиках вскоре после рождения Вселенной 13,8 миллиардов лет назад.

Эти галактики присоединяются к небольшой, но растущей популяции галактик за первые полмиллиарда лет космической истории, благодаря которым мы можем изучать звездные популяции и характерные структуры химических элементов в них, – говорит один из авторов исследования Франческо Д’Юдженио из Института космологии Кавли.

Галактика JADES-GS-z14-0, наблюдаемая Уэббом, на данный момент является самой удаленной и самой ранней из когда-либо обнаруженных объектов. Исследователи отмечают, что она появилась всего через 300 миллионов лет после Большого взрыва.

Галактика-рекордсмен. На снимке, сделанном космическим телескопом Джеймса Уэбба, можно увидеть старейшую из когда-либо обнаруженных галактик. Изображение: НАСА / ЕКА / CSA / STSc / Б. Робертсон (Калифорнийский университет Санта-Крус) / Б. Джонсон (CfA) / С. Такчелла (Кембридж) / П. Каргайл (CfA). Фото.

На снимке, сделанном космическим телескопом Джеймса Уэбба, можно увидеть старейшую из когда-либо обнаруженных галактик. Изображение: НАСА / ЕКА / CSA / STSc / Б. Робертсон (Калифорнийский университет Санта-Крус) / Б. Джонсон (CfA) / С. Такчелла (Кембридж) / П. Каргайл (CfA)

Это интересно: Самые странные галактики во Вселенной

Однако JADES-GS-z14-0 примечательна не только своей удаленностью от Земли и возрастом. Обладая шириной около 1600 световых лет, этот космический объект отличается от других своими размерами и яркостью. Так, по мнению астрофизиков, размер JADES-GS-z14-0 доказывает, что «большая часть света исходит от большого количества молодых звезд, а не от вещества, падающего на сверхмассивную черную дыру в центре галактики, из-за чего она могла бы казаться намного меньше».

Почему древние галактики такие яркие?

Чрезвычайная яркость JADES-GS-z14-0 и тот факт, что это сияние обеспечивается молодыми звездами, означают, что JADES-GS-z14-0 представляет собой самое поразительное свидетельство быстрого формирования крупных массивных галактик в ранней Вселенной.

Член команды JADES и исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Крузе Бен Джонсон отмечает, что обнаруженный Уэббом объект показывает, что формирование галактик в ранней Вселенной было очень быстрым и интенсивным.

Почему древние галактики такие яркие? Космический телескоп Джеймса Уэбба видит красным цветом ранние галактики. Так выглядит самая древняя галактика во Вселенной – JADES-GSz14-0. Изображение: НАСА / ЕКА / CSA / STSc / Б. Робертсон (Калифорнийский университет Санта-Крус) / Б. Джонсон (CfA) / С. Такчелла (Кембридж) / П. Каргайл (CfA). Фото.

Космический телескоп Джеймса Уэбба видит красным цветом ранние галактики. Так выглядит самая древняя галактика во Вселенной – JADES-GSz14-0. Изображение: НАСА / ЕКА / CSA / STSc / Б. Робертсон (Калифорнийский университет Санта-Крус) / Б. Джонсон (CfA) / С. Такчелла (Кембридж) / П. Каргайл (CfA)

Самое поразительное заключается в том, что в будущем космический телескоп Джеймса Уэбба позволит нам обнаружить больше таких галактик, возможно, когда Вселенная была еще моложе. А это, в свою очередь, прекрасная возможность изучить зарождение и эволюцию галактик, – говорят ученые в заявлении.

Напомним, что телескоп Джеймса Уэбба – эксперт в наблюдении ранних галактик благодаря высокой инфракрасной чувствительности своих приборов, в частности, основного устройства формирования изображений – камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam). Так, в 2023 году Уэбб обнаружил гипотетические звезды, питающиеся темной материей.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Свет, исходящий от этих галактик на заре космической эры, имеет широкий диапазон длин волн, аналогичный свету от галактик, расположенных ближе к Млечному Пути. Путь, длящийся миллиарды лет, преобразует этот свет в низкоэнергетическое и длинноволновое излучение в ближней и инфракрасной областях электромагнитного спектра.

Почему древние галактики такие яркие? Диаграмма, показывающая электромагнитный спектр и связанную с ним длину волны света. Солнце излучает свет во всем электромагнитном спектре, включая все цвета видимого света. (Изображение предоставлено НАСА в программе Imagine the Universe). Фото.

Диаграмма, показывающая электромагнитный спектр и связанную с ним длину волны света. Солнце излучает свет во всем электромагнитном спектре, включая все цвета видимого света. (Изображение предоставлено НАСА в программе Imagine the Universe)

Сама ткань пространства расширяется, и когда свет проходит через нее, его длина волны увеличивается вместе с ним. «Это приводит к тому, что свет «смещается» в красную часть электромагнитного спектра, отсюда и название этого явления – «красное смещение»», – объясняют астрономы.

Красное смещение

Как мы рассказывали ранее, более удаленным галактикам приходится пересекать большее пространство (которое растягивается по мере расширения), прежде чем их свет достигнет нас, из-за и происходит красное смещение.

Именно его исследователи используют для измерения расстояния до небесных объектов с известным спектром. А поскольку свету требуется определенное время для того, чтобы достигнуть того или иного объекта, это расстояние можно использовать для расчета того, как давно существовали эти галактики в том виде, в каком мы их наблюдаем.

Красное смещение. На графике изображена красная линия, идущая вниз слева направо: «данная галактика образовалась через 300 миллионов лет после Большого взрыва». (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА, CSA, Дж. Олмстедом (STScI). Наука: С. Карниани (Высшая школа естественных наук), коллаборация JADES.). Фото.

На графике изображена красная линия, идущая вниз слева направо: «данная галактика образовалась через 300 миллионов лет после Большого взрыва». (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА, CSA, Дж. Олмстедом (STScI). Наука: С. Карниани (Высшая школа естественных наук), коллаборация JADES.)

Когда обе древние галактики были впервые обнаружены Уэббом, ученые предположили, что они могут быть небесными соседями. Эта идея, однако, была развеяна в октябре прошлого года, когда команда JADES в течение пяти дней проводила глубокий анализ JADES-GS-z14-0 с помощью NIRCam. Применение фильтров, специально разработанных для идентификации ранних галактик, подтвердило экстремальное расстояние до JADES-GS-z14-0.

Мы просто не могли найти никакого правдоподобного объяснения тому, что эта галактика является просто соседкой более близкой галактики, – сказал Кевин Хейнлайн, член команды JADES из Университета Аризоны.

Галактика удивила своих первооткрывателей также и тем, что ее излучение краснее, чем ожидалось. Дело оказалось в том, что свет от JADES-GS-z14-0 «краснеет» из-за содержащейся в нем пыли, которая станет строительными блоками для звезд, которые помогут этой галактике вырасти еще больше.

Сюрприз из космоса

Другим сюрпризом стало обнаружение кислорода в JADES-GS-z14-0. Напомним, что элементы тяжелее водорода и гелия образуются звездами в течение их жизни, а затем распределяются по галактикам, когда эти звезды взрываются. Наличие кислорода в JADES-GS-z14-0 может указывать на то, что по крайней мере одно поколение звезд уже жило и умерло в этой очень древней галактике.

«Все вместе эти наблюдения свидетельствуют о том, что JADES-GS-z14-0 не похожа на те типы галактик, существование которых было предсказано теоретическими моделями и компьютерным моделированием в очень ранней Вселенной», – говорит Джейк Хелтон из обсерватории Стюарда и Университета Аризоны.

Сюрприз из космоса. В будущем мы обнаружим еще больше древних галактик. Изображение: static.scientificamerican.com. Фото.

В будущем мы обнаружим еще больше древних галактик. Изображение: static.scientificamerican.com

Учитывая наблюдаемую яркость источника, мы можем предсказать, как она может возрасти с течением космического времени, и до сих пор мы не нашли подходящих аналогов среди сотен других галактик, которые мы наблюдали при высоком красном смещении в ходе нашего исследования, – добавил он.

Ну а учитывая относительно небольшой участок неба, который изучил космический телескоп Уэбба, чтобы найти JADES-GS-z14-0, новое открытие имеет серьезные последствия для прогнозируемого количества ярких галактик, которые мы видим в ранней Вселенной.

Не пропустите: Обнаружены 12 странных квазаров или «крестов Эйнштейна»

Так что вполне вероятно, что в течение следующего десятилетия с помощью Уэбба астрономы обнаружат множество таких светящихся галактик, возможно, даже более древних. Полностью ознакомиться с текстом статей о новом удивительном открытии можно на сервере препринтов arXiv. Статьи, в которых одновременно изучаются свойства света галактики, можно найти здесь и здесь.

Вокруг чего вращается галактика Млечный Путь

Вокруг чего вращается галактика Млечный Путь. В Млечном Пути находится от 100 до 400 миллиардов звезд. Источник изображения: NASA. Фото.

В Млечном Пути находится от 100 до 400 миллиардов звезд. Источник изображения: NASA

Кажется, в космосе каждый объект вращается вокруг другого, более крупного объекта. Луна вращается вокруг Земли, наша планета совершает обороты вокруг Солнца, а самая близкая к нам звезда наворачивает круги вокруг черной дыры Стрелец A* — центра галактики Млечный Путь. А вокруг чего вращается сама галактика Млечный Путь? Ведь рядом с ней наверняка должен находиться еще более крупный объект, который притягивает ее и не дает оставаться неподвижной. Современные технологии позволяют астрономам заглядывать в самые глубины глубины космоса и, должно быть, у них есть ответ на заинтересовавший нас вопрос.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца

По данным авторов научного издания Live Science, чтобы разобраться в этом вопросе, сначала нужно понять, почему вращаются планеты, спутники и звезды. Главной причиной подвижности космических объектов является гравитационное притяжение — объект, обладающий большой массой, создает сильное гравитационное поле и притягивает маленькие объекты. Именно поэтому маленькая Луна вращается вокруг относительно крупной Земли, а наша планета кружится вокруг еще более массивного Солнца.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца. Планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца. Источник изображения: stock.adobe.com. Фото.

Планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца. Источник изображения: stock.adobe.com

Вокруг чего вращается Солнце

Солнце тоже не стоит на месте. Оно, как и многие другие звезды внутри галактики, вращается вокруг центра Млечного Пути — сверхмассивной черной дыры Стрелец A*. Наша звезда находится на расстоянии около 25,000–28,000 световых лет от центра галактики. Один оборот вокруг галактического центра Солнце делает примерно за 225-250 миллионов лет. Этот период называется галактическим годом. Точная длительность галактического года неизвестна, потому что расстояние от Солнца до Стрельца А* и скорость вращения звезды приблизительные.

Вокруг чего вращается Солнце. Чёрная дыра Стрелец А*. Источник фотографии: cdn.eso.org. Фото.

Чёрная дыра Стрелец А*. Источник фотографии: cdn.eso.org

Вокруг чего вращается Млечный Путь

С вращением спутников, планет и звезд мы разобрались — все просто. Но когда дело доходит до движения в галактических масштабах, все гораздо сложнее.

Мы живем внутри огромной галактики Млечный Путь, которая дополнительно является частью Местной группы галактик. В эту же группу также входят более 50 других скоплений космических объектов — например, многим известная галактика Андромеда.

Вокруг чего вращается Млечный Путь. Местная группа включает в себя около 50 разных галактик. Источник фотографии: noirlab.edu. Фото.

Местная группа включает в себя около 50 разных галактик. Источник фотографии: noirlab.edu

Млечный Путь и Андромеда являются двумя крупнейшими объектами в Местной группе. Они имеют примерно одинаковую массу, и поблизости них нет ни одного более крупного объекта. Исходя из этого невозможно сказать, что Млечный Путь «кружится» вокруг чего-то. Вместо этого наша галактика и Андромеда движутся по радиальной орбите, то есть навстречу друг другу под воздействием притяжения.

Читайте также: Может ли наша галактика находиться внутри огромного пузыря?

Столкновение галактик Млечный путь и Андромеда

Ученые считают, что примерно через 4,5 миллиарда лет галактики Млечный Путь и Андромеда столкнутся. Но никакой катастрофы при этом произойти не должно, потому что планеты и звезды находятся слишком далеко друг от друга — галактики просто пройдут сквозь. Со временем они снова разделятся и просто поменяются местами. Но это продлится недолго (в космических масштабах), и потом две галактики должны собраться воедино. Ни мы, ни наши потомки, этого не увидим, потому что этот процесс займет сотни миллионов или даже миллиардов лет.

Столкновение галактик Млечный путь и Андромеда. Через несколько миллиардов лет галактики Млечный путь и Андромеда столкнутся. Источник изображения: NASA. Фото.

Через несколько миллиардов лет галактики Млечный путь и Андромеда столкнутся. Источник изображения: NASA

Галактики Млечный Путь и Андромеда имеют форму спирали. После столкновения и объединения, новая галактика может принять кругообразную форму. Возможно, при столкновении имеющиеся в галактиках скопления газов будут нагреты настолько, что в космосе появятся новые звезды. В результате этого, размер гибрида галактик Млечный Путь и Андромеда может обрести еще более невообразимый размер.

Куда движется Местная группа галактик

С движением Млечного Пути мы тоже разобрались. А движется ли Местная группа галактик, в которую она входит?

На сегодняшний день ученые не могут с большой уверенностью говорить о движении настолько масштабных объектов. Но они уверены, что она тоже не стоит на месте — скорее всего, ее притягивает скопление Девы, которое содержит несколько сотен галактик и находится примерно в 65 миллионах световых лет от нас.

Куда движется Местная группа галактик. Размер Вселенной трудно себе представить. Источник изображения: artfile.ru. Фото.

Размер Вселенной трудно себе представить. Источник изображения: artfile.ru

Однако, Местная группа галактик никогда не столкнется со скоплением Девы, потому что Вселенная постоянно расширяется. Наша группа Галактик уносится вдаль быстрее, чем ее притягивает скопление Девы.

Понравилась ли вам статья? Комментарий к ней вы можете оставить в нашем Дзен-канале или Telegram-чате!

Возможно, после прочтения этой статьи вы в очередной раз осознали, насколько большим является космос. Исходя из этого, кажется невозможным то, что жизнь есть только на Земле. На самом деле, ученые подозревают, что в галактике Млечный путь много инопланетных цивилизаций. Но они могут быть давно мертвы.

Что произошло, когда телескоп «Хаббл» смотрел в пустоту 100 часов

Что произошло, когда телескоп «Хаббл» смотрел в пустоту 100 часов. В 1994 году телескоп «Хаббл» удивил ученых показав, что таится в глубинах космоса. Фото.

В 1994 году телескоп «Хаббл» удивил ученых показав, что таится в глубинах космоса

В апреле 1990 года в области астрономии произошло важное событие — NASA и Европейское космическое агентство запустили в космос телескоп «Хаббл». В отличие от наземных телескопов, этому научному аппарату не нужно «вглядываться» в космическое пространство через призму земной атмосферы, потому что он находится в открытом космосе. Благодаря этому, он в 10 раз мощнее любого телескопа, расположенного на Земле. Телескоп Хаббла работает уже более 30 лет подряд, и за это время помог совершить много научных открытий. Но в первые годы его использования, ученые не были уверены, на что он способен. Удивительные способности телескопа были доказаны только после того, как один ученых направил его объектив в пустое место на небе и оставил на 100 часов.

На что способен космический телескоп «Хаббл»

Об удивительной истории раскрытия возможностей телескопа «Хаббл» недавно рассказали авторы научного издания IFL Science. Прежде чем начать полноценное использование новейшего в те времена космического телескопа, астрономы хотели узнать, объекты какой максимальной дальности он сможет увидеть. Влиятельный астроном Джон Бахколл считал, что несмотря на свою мощность и нахождение за пределами Земли, аппарат «Хаббл» не поможет ученым открыть новые галактики. По его мнению, аппарат мог бы сделать хорошие снимки уже известных галактик, но не более того.

На что способен космический телескоп «Хаббл». Запуск космического шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту. Фото.

Запуск космического шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту

Но астроном Роберт Уильямс, судя по всему, верил в возможности «Хаббла» гораздо сильнее. В мае и июне 1994 года он изучил широкоугольные фотографии и обратил внимание, что сделанные с длинной выдержкой снимки позволяют увидеть даже очень далекие объекты. При длинной выдержке оптика телескопа остается открытой долгое время, что позволяет собрать больше света и получить более детальный снимок. В те времена астроном отвечал за 10% рабочего времена «Хаббла», и решил провести эксперимент, чтобы проверить свои догадки.

На что способен космический телескоп «Хаббл». Телескоп «Хаббл» находится примерно на 547-километровой орбите. Фото.

Телескоп «Хаббл» находится примерно на 547-километровой орбите

Через пульт управления, ученый направил объектив телескопа в участок космоса, где не было видимых через наземные телескопы объектов. Так как на ночном небе очень много звезд, исследователь выбрал область, которая для нас по размерам сравнима с головкой булавки, расположенной на расстоянии вытянутой руки. Этот участок был найден в области Большого Ковша в созвездии Большой Медведицы.

На что способен космический телескоп «Хаббл». Телескоп Хаббла на протяжении 100 часов смотрел в одну из областей созвездия Большой Медведицы. Фото.

Телескоп Хаббла на протяжении 100 часов смотрел в одну из областей созвездия Большой Медведицы

Новое значение постоянной Хаббла: почему Вселенная расширяется с ускорением?

Фотографии галактик в космосе

Ко всеобщему удивлению ученых, выглядевшая совершенно пустой точка на небе оказалась совсем не такой, как казалось при взгляде на наземные телескопы. Когда астроном оставил «Хаббл» смотреть в выбранную область на 100 часов с длинной выдержкой, телескоп подарил науке знаменитую фотографию Hubble Deep Field (HDF). Она была склеена учеными из 342 отдельных снимков, и каждый из 3 000 объектов на ней были совершенно новыми для ученых галактиками.

Фотографии галактик в космосе. Часть фотографии Hubble Deep Field (HDF). Фото.

Часть фотографии Hubble Deep Field (HDF)

После получения этого снимка, человечеству стало еще более ясно, насколько велика Вселенная. Впоследствии ученым удалось получить более детализированные снимки. Например, в 2004 году, в результате 12-дневного наблюдения, был сделан снимок под названием Hubble Ultra Deep Field (HUDF) — на этой фотографии ученые увидели 10 000 галактик.

Фотографии галактик в космосе. Фотография Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Фото.

Фотография Hubble Ultra Deep Field (HUDF)

В 2012 году, при помощи телескопа «Хаббл», была сделана фотография Hubble Extreme Deep Field (XDF). Чтобы создать ее, ученые объединили более 2000 снимков, которые были сняты телескопом за 10 лет. Изображение содержит в 5500 галактик, самая далекая из которых располагается на расстоянии 13,2 миллиардов световых лет от нас.

Фотографии галактик в космосе. Фотография Hubble Extreme Deep Field (XDF). Фото.

Фотография Hubble Extreme Deep Field (XDF)

Читайте также: Как и почему галактики исчезают из виду?

Что станет с телескопом «Хаббл» в будущем

Телескоп Хаббла работает уже более 30 лет — иногда с его функционированием возникают серьезные проблемы, но их удается исправить. Благодаря его снимкам, ученые ежегодно узнают о космосе что-то новое. Например, в 2019 году телескоп поделился фотографией гигантского пугающего лица, которое смотрит на нас из глубин космоса.

Что станет с телескопом «Хаббл» в будущем. Миссия «Хаббл» является одной из самых долгих в истории человечества. Фото.

Миссия «Хаббл» является одной из самых долгих в истории человечества

Скорее всего, телескоп «Хаббла» перестанет работать после 2030 года. После завершения эксплуатации, его затопят в глубоких водах Тихого океана — ожидается, что некоторая часть конструкции весом 100 тонн сгорит в земной атмосфере. В воду же упадет около 5 тонн обломков.

Если хотите пообщаться с единомышленниками, вступите в наш Telegram-чат. Там всегда есть что обсудить!

В 2022 году стало известно, что на срок эксплуатации знаменитого телескопа хочет повлиять компания SpaceX. Есть надежда, что разработанный ею космический корабль Dragon с астронавтами на борту сможет приблизиться к конструкции, и специалисты починят все неисправные части системы. Если это удастся сделать, космический телескоп сможет проработать еще около 20 лет.

«Джеймс Уэбб» уловил свет самых первых галактик во Вселенной

«Джеймс Уэбб» уловил свет самых первых галактик во Вселенной. На снимке, полученном с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», черная дыра выглядит как красное пятно. Фото.

На снимке, полученном с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», черная дыра выглядит как красное пятно

С момента запуска космической обсерватории «Джеймс Уэбб» прошло не так много времени, однако на счету телескопа уже несколько безумных открытий. Так, мы уже видели несколько удивительных изображений Вселенной и даже заглянули в ее далекое прошлое – на целых 11,5 миллиардов лет назад. Теперь же, с помощью этой инфракрасной обсерватории астрономы смогли наблюдать древнейшие галактики с квазарами – одними из самых ярких объектов во Вселенной – они светятся так сильно, что могут затмить собой свет от галактик. Отметим, что с момента открытия квазаров в конце 1950-х годов ученые пытались исследовать галактики, в которых они находятся. Новое открытие имеет решающее значение для понимания как совместной эволюции галактик и черных дыр, так и того, что происходило в ранней Вселенной.

С помощью космического телескопа "Джеймс Уэбб" астрономы заглянули в далекое прошлое и обнаружили свет от самых древних квазаров, которые они когда-либо наблюдали.

Квазары – самые яркие объекты в космосе

Недавно команде астрономов NASA впервые удалось наблюдать древние галактики, внутри которых находятся квазары – одни из самых ярких объектов в наблюдаемой Вселенной. Свет от галактик, в которых находятся питающие их сверхмассивные черные дыры, или квазары, помогает ученым понять, как эти таинственные объекты вырастают до масс, эквивалентных миллионам или миллиардам солнц, и как они эволюционируют.

25 лет назад удивительным событием было наблюдение галактик с квазарами возрастом 3 миллиарда лет. Тогда увидеть их удалось с помощью больших наземных телескопов. Теперь же, благодаря космической обсерватории Джеймса Уэбба мы наблюдаем квазары возрастом 10 миллиардов лет, а также галактики, в которых возникли первые сверхмассивные черные дыры, – говорится в заявлении соавтора нового исследования Кнуда Янке из Института астрономии Макса Планка.

Квазары, о которых идет речь, были помечены как J2236+0032 и J2255+0251, а впервые их обнаружили в 2015 и 2017 годах с помощью наземного телескопа Subaru telescope на Мауна-Кеа (Гавайи). Свет от них появился в то время, когда Вселенной было 870 и 880 миллионов лет соответственно. К счастью, это не самые яркие квазары, так что Уэбб смог их разглядеть.

Квазары – самые яркие объекты в космосе. Квазар HSC J2236+0032, наблюдаемый космическим телескопом Джеймса Уэбба. Фото.

Квазар HSC J2236+0032, наблюдаемый космическим телескопом Джеймса Уэбба.

Интересный факт
Первый квазар был обнаружен в 1963 году, а в 2000-х годах было обнаружено, что массы галактик и их сверхмассивных черных дыр взаимосвязаны, причем масса звезд в галактике примерно в 1000 раз превышает массу ее центральной черной дыры.

Квазары, питаемые сверхмассивными черными дырами, окруженными газом и пылью, излучают так много света, что часто могут затмить все звезды в галактике, в которой они находятся. Считается, что почти в центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра, но не все они – квазары. Например, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, Стрелец A* (Sgr A*), потребляет так мало вещества, что ее энергии недостаточно для питания квазара.

Самые древние галактики во Вселенной

Так как возраст нашей Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиардов лет, обнаруженные галактики являются одними из самых древних на сегодняшний день. Чтобы достигнуть Земли, свету потребовалось 12,9 и 12,8 миллиардов лет!

Данные, полученные в ходе наблюдений, показали, что масса обнаруженных галактик в 130-30 миллиардов раз превышает массу Солнца, а массы черных дыр внутри них составляют 1,4 миллиарда солнечных масс и 200 миллионов солнечных масс соответственно. Эта информация не только дает представление о ранних галактиках, но и показывает, что их масса, как и масса черных дыр, похожа на ту, что наблюдается у галактик, сформировавшихся намного позже.

Самые древние галактики во Вселенной. Квазары возникают, когда в сверхмассивную черную дыру попадает слишком много газа. Фото.

Квазары возникают, когда в сверхмассивную черную дыру попадает слишком много газа.

Мы считаем квазары одними из самых экстремальных космических объектов во Вселенной, и на то есть веские причины. Эти объекты питаются сверхмассивными черными дырами, окруженными пылью и газом, большая часть которых срастается с черными дырами в центрах галактик. Квазары известны благодаря своему яркому свету, и хотя во всех галактиках есть сверхмассивные черные дыры, не все они становятся квазарами, – говорится в работе.

Отметим, что формирование квазаров до сих остается загадкой для ученых. Астрономы полагают, что массы сверхмассивных черных дыр каким-то образом связаны с цепочкой галактических слияний, что в конечном итоге приводит к тому, что черные дыры в центре галактик яростно сталкиваются друг с другом и создают еще большие черные дыры.

Читайте также: Телескоп «Джеймс Уэбб» сфотографировал взрыв сверхновой. Почему это важно?

Существует, однако, и другое предположение – когда сверхмассивная черная дыра поглощает достаточно материала, чтобы стать квазаром, излучение, которое она выбрасывает, регулирует количество материала, доступного как для питания квазара, так и для формирования новых звезд. Таким образом, когда у квазару «нечем питаться» и он перестает расти, звездообразование в галактике также замедляется.

Но какова бы ни была причина этой взаимосвязи, астрономы до сих пор не знают, относится ли она к галактикам и их сверхмассивным черным дырам в ранней Вселенной. Отметим также, что полученные результаты представляют собой лишь часть наблюдений Уэбба за далекими квазарами.

Самые древние галактики во Вселенной. Наблюдения «Уэбба» дают ценный материал для изучения эволюции галактик и квазаров на ранних этапах формирования Вселенной. Фото.

Наблюдения «Уэбба» дают ценный материал для изучения эволюции галактик и квазаров на ранних этапах формирования Вселенной

Так, самый мощный космический телескоп в мире сегодня наблюдает еще за десятью квазарами, питаемых черными дырами, и их галактиками. Новое исследование имеет решающее значение для понимания образования сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Ознакомиться с полным текстом научной работы можно в журнале Nature.

Чтобы быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш канал в Telegram! Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Уэбб и кольца Сатурна

Помимо наблюдений за квазарами и галактиками, сформировавшимися в ранней Вселенной, телескоп Джеймса Уэбба c 25 июня 2023 года изучает планеты Солнечной системы. Так, недавно были опубликованы снимки Сатурна и трех его лун – Диона, Энцелад и Тетис.

Исследователи отмечают, что наблюдения окольцованной планеты в ближнем инфракрасном диапазоне являются первыми для высокочувствительного телескопа, который, находясь на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, наблюдает Вселенную с длинами волн света, превышающими длины волн других космических телескопов.

Уэбб и кольца Сатурна. На снимке Сатурн кажется чрезвычайно темным, поскольку газообразный метан поглощает почти весь солнечный свет, попадающий в атмосферу. Фото.

На снимке Сатурн кажется чрезвычайно темным, поскольку газообразный метан поглощает почти весь солнечный свет, попадающий в атмосферу.

Первоначальные снимки, полученные с помощью NIRCam (камеры ближнего инфракрасного диапазона), заинтересовали исследователей. Ледяные кольца газового гиганта остаются относительно яркими, что приводит к необычному внешнему виду планеты.

Сам Сатурн кажется чрезвычайно темным из-за почти полного поглощения солнечного света газообразным метаном. Кольца, однако, остаются яркими, создавая “необычный внешний вид” планеты на этой фотографии, – сообщает NASA.

Снимки позволили астрономам обнаружить удивительные подробности об атмосфере Сатурна. Напомним, что атмосфера и кольца газового гиганта на протяжении многих лет наблюдались другими миссиями, включая «Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2», а также «Кассини». В будущем, как отмечают исследователи, Уэбб предоставит дополнительные и более подробные снимки, с помощью которых можно будет детально изучить эту окольцованную планету, ее кольца и луны.

Больше по теме: Секреты Титана: Джеймс Уэбб разглядел атмосферу спутника Сатурна

Уэбб и кольца Сатурна. Так выглядит Сатурн на более ранних снимках, сделанных «Уэббом». Фото.

Так выглядит Сатурн на более ранних снимках, сделанных «Уэббом»

Запущенный в 2021 году космический телескоп «Джеймс Уэбб» и дальше будет внимательно изучать планеты Солнечной системы, начало времен, позволив нам увидеть самые первые звезды и галактики во Вселенной. Словом, впереди нас ожидает немало увлекательных открытий!

За пределами Млечного Пути скрываются галактические нити

За пределами Млечного Пути скрываются галактические нити. Некоторые из недавно обнаруженных галактических нитей находятся на расстоянии 246 миллионов световых лет. Фото.

Некоторые из недавно обнаруженных галактических нитей находятся на расстоянии 246 миллионов световых лет

Млечный Путь едва ли можно назвать особенной галактикой – внутри нее находятся по меньшей мере триста миллиардов звезд, вокруг которых вращается хотя бы одна планета. Наша Галактика содержит тысячи планетных систем, подобных Солнечной. Диаметр Млечного Пути составляет около 100 000 световых лет, а наш космический дом располагается вблизи небольшого рукава этой спиральной галактики. Согласитесь, этой информации уже достаточно для того, чтобы почувствовать себя песчинкой в этом бесконечном, темном и расширяющемся пространстве. И тем не менее охотники-собиратели, которыми мы были на протяжении столетий, многого достигли – вышли в открытый космос, отправили роботов изучать другие планеты и создали инструменты, что открыли нашему взору небольшой участок Вселенной. Но знаем ли мы, что находится за пределами нашей Галактики? Как далеко мы заглянули в космический океан и какие выводы из этого сделали? Удивительно, но лишь недавно нам стало известно о том, что в непосредственной близости Млечного Пути находятся загадочные галактические нити.

Наш космический дом

Возраст Млечного Пути составляет примерно 13,6 миллиардов лет, а размер галактики в поперечнике – 100 000 световых лет. Точно так же, как Земля вращается вокруг Солнца, наша галактика вращается вокруг центра – сверхмассивной черной дыры под названием Стрелец А*. И несмотря на то, что Млечный Путь несется сквозь космическое пространство со скоростью около 828 000 км/ч, нашей Солнечной системе требуется примерно 250 миллионов лет, чтобы совершить один оборот.

В ясную ночь, вдали от городских огней, можно мельком увидеть другие звезды, что проносятся по ночному небу. Нашим окном во Вселенную является молочно-белая полоса звезд, пыли и газа, благодаря которой наша Галактика обрела название. Ее форму и тип астрономы определили совсем недавно, наблюдая за популяцией звезд, движущихся по небу.

Наш космический дом. Млечный Путь вместе с Галактикой Андромеда, Галактикой Треугольника и более чем 40 карликовыми галактиками-спутниками образуют Местную Группу галактик. Фото.

Млечный Путь вместе с Галактикой Андромеда, Галактикой Треугольника и более чем 40 карликовыми галактиками-спутниками образуют Местную Группу галактик

Больше по теме: Млечный Путь находится в космическом пузыре. Что это такое?

На самом деле изучение Млечного Пути было невероятно трудной задачей, ведь нам как минимум не хватает обзора. Все изменилось в начале 1990-х годов, после того, как на околоземную орбиту были выведены новаторские космические телескопы. Эти астрономические инструменты подарили нам изображения планет Солнечной системы, а также позволили различить основную форму и структуру некоторых из ближайших галактик. И все же восстановление формы и структуры нашего собственного галактического дома было медленным и утомительным процессом.

Как стало известно, по диску нашей спиральной галактики разбросаны шаровые скопления звезд и примерно 40 карликовых галактик, которые либо вращаются по орбитам, либо сталкиваются с Млечным Путем. Эта красота, в добавок ко всему, окружена сферическим ореолом из пыли и газа, и, возможно, заключена в еще больший ореол таинственной темной материи.

Наш космический дом. Млечный Путь появился около 14 млрд лет назад в результате слияния огромных облаков газа и пыли под воздействием гравитации. Фото.

Млечный Путь появился около 14 млрд лет назад в результате слияния огромных облаков газа и пыли под воздействием гравитации.

Напомним, что темная материя не вступает в электромагнитное взаимодействие, а о ее существовании можно судить лишь косвенно по ее гравитационному воздействию на космические объекты. Согласно расчетам, до 90% массы галактики составляет темная материя, подробнее о которой можно прочитать здесь.

Чтобы всегда быть в курсе последних открытий в области физики, астрономии и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram – так вы 100% не пропустите ничего интересного!

За пределами Млечного Пути

Нашу Галактику пронизывают длинные намагниченные нити, выходящие из других галактик и светящиеся в радиоволнах. В начале 1980-х годов их обнаружили астрофизик Фархад Юсуф-Заде из Северо-Западного университета (США). Так называемые галактические нити представляют собой крупномасштабные структуры, возникающие из далеких галактик.

За пределами Млечного Пути. Млечный Путь и галактики Местной группы пронизывают магнитные галактические нити. Фото.

Млечный Путь и галактики Местной группы пронизывают магнитные галактические нити

Считается, что они возникли в результате взаимодействия между космической пылью, газовыми облаками и галактическим ветром – мощным потоком заряженных частиц, исходящим в результате активного звездообразования либо столкновения черных дыр.

Галактические нити и пустоты (войды) образуют своего рода сеть – так называемую космическую паутину и являются крупнейшими наблюдаемыми структурами во Вселенной. Примечательно, что галактические нити и войды способны формировать «великие стены» из скоплений и сверхскоплений галактик.

Недавно астрономы сообщили о новом открытии – оказалось, что таинственные нити простираются за пределы Млечного Пути. Более того, эти структуры существуют даже в самых отдаленных галактиках и, как полагают авторы научной работы, принимают активное участие в их формировании. Результаты исследования, опубликованного в журнале Astrophysical Journal Letters, показало, что нити за пределами Млечного Пути намного старше, чем считалось раньше и являются частью одного и того же «семейства».

За пределами Млечного Пути. Галактические нити пронизывают целые скопления галактик. Фото.

Галактические нити пронизывают целые скопления галактик

Вам будет интересно: Похожа ли Вселенная на мозг?

Отметим, что самые первые галактические нити, обнаруженные в 80-х годах ХХ века, простирались на расстояние до 150 световых лет, поднимаясь вблизи сердца нашей Галактики – сверхмассивный черной дыры Стрелец А*. (галактические нити вращаются вокруг сверхмассивных черных дыр у центров разных галактик). Новое исследование добавляет к ранее обнаруженным структурам почти 1000 нитей из электронов и космических лучей, что вращаются вдоль магнитного поля со скоростью, близкой к скорости света.

Родственные связи

Обнаруженные галактические нити находятся в скоплении галактик на расстоянии одного миллиарда световых лет от Земли. Среди причин их формирования, как полагают исследователи, либо взаимодействие между галактическими ветрами и газопылевыми облаками, либо турбулентностью в магнитных полях из-за движения галактик. Так, нити за пределами нашей Галактики в 100-10 000 раз длиннее чем внутри, к тому же, намного старше, а их магнитные поля слабее. Однако длина и ширина этих таинственных нитей соответствуют тем, что обнаружены в Млечном Пути.

Результаты компьютерного моделирования показали, что галактические нити напоминают космическую паутину – «нити» из таинственной темной материи в межгалактическом пространстве, образующие связанную структуру. В одной из предыдущих статей мы подробно рассказывали об этой составляющей космоса, а также войдах и Ланиакее.

Родственные связи. Тысячи галактик вместе образуют сверх- и гиперскопления, крупнейшие объекты Вселенной. Фото.

Тысячи галактик вместе образуют сверх- и гиперскопления, крупнейшие объекты Вселенной.

Лежащие в основе физические механизмы для обеих популяций нитей схожи, несмотря на совершенно разные условия окружающей среды. Эти объекты принадлежат к одному семейству, но нити за пределами Млечного Пути старше, –говорится в исследовании.

Так или иначе, обнаружение большего количества нитей в четырех различных скоплениях галактик, расположенных на расстоянии от 163 миллионов до 652 миллионов световых лет – огромный прорыв. Обнаруженные структуры из другой эпохи Вселенной сигнализируют обитателям Млечного Пути о том, что все космические объекты связаны и, судя по всему, имеют общее происхождение.

Родственные связи. Млечный Путь является частью огромного сверхскопление галактик – Ланиакеи. Фото.

Млечный Путь является частью огромного сверхскопление галактик – Ланиакеи

Новое открытие оказалось возможным благодаря новому поколению космических телескопов, чувствительность которых позволяет заглянуть сквозь толщу пыли и газа, скрывающие от нас немалую часть обитателей Вселенной.

Большой вклад в изучение как ближайших, так и наиболее отдаленных от нас космических структур и объектов, стало возможным благодаря радиоастрономии, а также новейшего чуда техники – космического телескопа Джеймс Уэбб, который приступил к работе летом 2022 года и уже привел к череде увлекательных астрономических открытий, а также подарил новый взгляд на «Столпы Творения», о чем мы недавно рассказывали.

Впервые машина искусственного интеллекта распознала галактики самостоятельно

Исследователи в Великобритании разработали компьютер, который может сканировать космическое пространство и классифицировать типы галактик без какого-либо вмешательства человека. Машина искусственного интеллекта с системой распознавания изображений может помочь в разработке роботов, которые будут лучше “видеть” в автономном режиме.
Например, на изображенном рисунке, компьютер может выяснить, какие галактики относятся в “эллиптическому” типу (желтые точки), какие к спиральному или типу звездообразования (синие точки). Это большой прогресс, поскольку машина интуитивно делает то же, что и люди, однако в разы быстрее и не требует контроля.
Процесс называется “неконтролируемое машинного обучение”. Конкретно этот проект было выполнен астрономами и учеными компьютерных наук из Университета Хартфордшира. Прибор получает доступ к изображениям телескопа и автоматически классифицирует галактики с помощью алгоритма, разработка которого заняла около года.

Используя данную технологию, машина различает отдельные предметы в определенном пространстве, и с течением времени «научится» дифференцировать их лучше. На прошлой неделе компания Майкрософт выполняла похожий эксперимент в условиях расширенной реальности – постепенно робот научился выделять кофейную кружку от остальных предметов, так же как это делает человек.

«Ключевым моментом является то, что процесс не требует контроля», – говорит один из исследователей, занятых в проекте, Джим Гич.