Астрофизиците са идентифицирали в първите официални данни на космическия телескоп "Джеймс Уеб" (JWST) 88 галактики,  които трябва да са на по-малко от 200 милиона години от Големия взрив, най-ранните галактики, наблюдавани някога.

Но рекордната възраст на тези галактики, която налага радикална промяна на представата ни за графика на Ранната Вселена, трябва да се провери и с други инструменти. Затова ще ги наречем по-скромно - "кандидати".

На 12 юли през нощта всички видяхме на живо американския президент Байдън, който разкри първото в историята изображение на космическия телескоп "Джеймс Уеб", изображението на SMACS 0723-73, което Уеб бе заснел като част от програмата ERO Early Release Observations).

SMACS 0723-73 е галактически куп в южното съзвездие Летяща риба, избран, защото е масивен клъстер и относително близо, на 4 милиарда светлинни години. Благодарение на огромната си маса, той може да огъва и усилва светлината от далечни галактики зад него (е, всъщност пространството около SMACS 0723-73 е огънато, а с него и траекториите, които следва светлината).

Наблюдавайки SMACS 0723-73, астрономите се надяват да видят много далечни галактики до 200 милиона години след Големия взрив (т.е. на 13,6 милиарда години във времето) – в червено отместване: до z=20. "Хъбъл", предшественикът на "Джеймс Уеб",  не стигна по-далеч от галактиките с z=11, тоест 420 милиона години след Големия взрив (случилото се преди 13,8 милиарда години).

Използвайки данните от ERO от SMACS 0723-73, наблюдавани с инструмента NIRcam на "Джеймс Уеб", екип от американски, израелски и китайски астрономи вече е съставил списък от 88 кандидат-галактики, разположени в полето на SMACS 0723-73 с червени премествания между z= 11 и 20 във времето до по-малко от 100 милиона години след Големия взрив!

Ако се потвърди, че тези галактики се намират в такива ранни епохи от космическото време, това би било невероятно. Това би означавало, че времевата линия на Вселената след Големия взрив може да се наложи да бъде променена. От една страна, това би означавало, че началото на Епохата на рейонизацията е било много по-рано, отколкото сме очаквали.

В момента астрономите смятат, че е започнала около 370 000 години след Големия взрив. Преди това Вселената е била в горещо, плътно състояние, изпълнено със супа от йонизиран газ. В крайна сметка тя се охлажда достатъчно, за да могат протоните и неутроните да се комбинират и да образуват неутрални атоми. И тогава светлината от най-ранните галактики и техните звезди най-накрая успява да се движи свободно в разширяващата се Вселена.

Но ако, както се очаква, първите галактики могат да се видят само няколко десетки милиона години след Големия взрив, тогава може би космическите тъмни векове не са продължили толкова дълго, колкото са смятали космолозите. NIRCam и спектроскопските наблюдения на тези ранни галактики в крайна сметка ще потвърдят тяхната възраст, което ще помогне за по-нататъшно прецизиране на времевата линия на ранната Вселена.

Те са кандидат-галактики, защото истинската им природа все още не е потвърдена и разстоянията до тях не се основават на спектроскопски наблюдения, както обикновено, а чрез друга техника, която работи с различни лентови филтри.

Едно от най-забележителните неща, които принадлежат към тези 88 системи, е поредица от пет „отпадания“ или ​​„Веригата от пет“ (Chain of Five) – вижте изображението по-горе.  Поради тази причина трябва да бъдем много внимателни, когато съобщаваме фотометричното откритие на далечни галактики с JWST, трябва да се пояснява, че те са само кандидати за далечни галактики, които трябва да бъдат потвърдени чрез спектрометрични методи.

По-нататъшните изследвания на Webb с помощта на спектрографски средства трябва да потвърдят природата и разстоянието на 88-те кандидат-галактики.

Освен това програмата ERO на "Джеймс Уеб" не е единствената научна програма, която се провежда и която има за цел, наред с други неща, да изучава Ранната Вселена. Такава е програмата CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Survey) и от нея е отпаднала CEERS-93316, за която се казваше, че има червено отместване z=16.7, т.е. галактиката вече е била 235 милиона години след Големия взрив и че разстоянието до нея е 35 милиарда светлинни години. 

Снимката по-горе показва един от отпадналите обекти, открити в контекста на CEERS, галактика, наречена CEERS-DSFG-1, DSFG е термин, който означава „прашна звездообразуваща галактика“ (Dusty Star-Forming Galaxy). Тази галактика може да има червено отместване z~18 (въпреки че може да е и много по-близо поради количеството прах). През декември ще се потвърдят разстоянията и естеството на отпаданията чрез спектрографски наблюдения.

A dusty starburst masquerading as an ultra-high redshift galaxy in JWST CEERS observations,  Jorge A. Zavala et al. https://arxiv.org/abs/2208.01816

A Long Time Ago in a Galaxy Far, Far Away: A Candidate z ~ 14 Galaxy in Early JWST CEERS Imaging
Steven L. Finkelstein et al. https://arxiv.org/abs/2207.12474 

Astronomers List 88 Distant Galaxies They Want to Look at With JWST. Some Are Less Than 200 Million Years Old, Universe Today

RIT astrophysicists collaborate on JWST survey yielding wide view of the early universek, Rochester NY, Space Daily

Muchos candidatos a galaxias con z > 12 observados por JWST podrían ser galaxias con z < 7 rodeadas de mucho polvo, Francisco R. Villatoro, Francis Naukas