Два независимых коллектива астрономов объявили об обнаружении кислорода в галактике JADES-GS-z14-0 — самой далёкой из известных науке. Открытие, сделанное с помощью массива радиотелескопов ALMA в Чили, в котором участвует Европейская южная обсерватория (ESO), заставляет пересмотреть сроки химической эволюции галактик в молодой Вселенной.

JADES-GS-z14-0 находится настолько далеко, что её свет шёл до Земли 13,4 миллиарда лет. Это значит, что учёные видят галактику такой, какой она была, когда возраст Вселенной составлял менее 300 миллионов лет — около 2% от нынешнего. Однако обнаружение кислорода, элемента, который формируется в недрах звёзд и рассеивается после их гибели, стало неожиданностью: его количество в 10 раз превысило расчётные значения. Это указывает, что галактика достигла химической зрелости гораздо быстрее, чем предсказывали существующие модели.

«Представьте, что вы ищете первобытное поселение, а находите мегаполис с небоскрёбами. Именно так мы себя чувствовали», — говорит Сандре Схаувс, аспирант Лейденской обсерватории и ведущий автор первого исследования. Обычно молодые галактики состоят преимущественно из водорода и гелия, а тяжёлые элементы, такие как кислород, накапливаются постепенно в результате жизненных циклов звёзд. Но JADES-GS-z14-0 демонстрирует, что уже через 300 миллионов лет после Большого взрыва некоторые галактики могли пройти этот путь за считанные «космические мгновения».

Местоположение галактики JADES-GS-z14-0, очень маленькой точки в созвездии Печи. Источник: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. Carniani et al. / S. Schouws et al / JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)

Точность измерений ALMA стала ключевым фактором успеха. Комплекс, расположенный в высокогорной пустыне Атакама, определил расстояние до галактики с погрешностью всего 0,005%. Это сопоставимо с ошибкой в 5 см на километровой дистанции. «Без ALMA было бы невозможно подтвердить данные, полученные космическим телескопом "Джеймс Уэбб"», — отмечает Ричард Баувенс, доцент Лейденской обсерватории и участник исследования.

Стефано Карниани из Высшей нормальной школы Пизы, ведущий автор второй работы, подчёркивает: «Мы наблюдаем галактику, которая не просто существует, но уже активно эволюционирует. Это заставляет задуматься — вероятно, первые структуры во Вселенной формировались в разы быстрее, чем мы предполагали».

Открытие ставит под вопрос текущие модели космической эволюции. Если тяжёлые элементы накапливались столь стремительно, то это значит, что первые звёзды рождались, жили и умирали в ускоренном темпе, насыщая пространство вокруг «строительными материалами» для планет и, возможно, жизни.

Пока JADES-GS-z14-0 остаётся уникальным примером, но учёные планируют продолжить поиски аналогичных «химически взрослых» галактик. Их открытие может пролить свет на то, как молодая Вселенная, которая долго считалась почти пустой и тёмной, смогла так быстро создать условия для появления сложных структур.