Обнаружение LAP2: телескоп Джеймса Уэбба открывает крошечный звёздный комплекс эпохи ранней Вселенной

С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) астрономы обнаружили слабый и компактный звездообразующий комплекс. Об открытии объекта, получившего обозначение LAP2, сообщается в статье, опубликованной 8 сентября на сервере препринтов arXiv.

Гипотетические звёзды населения III, состоящие практически из первозданного газа, считаются первыми светилами, сформировавшимися после Большого Взрыва. Обнаружение маломассивных объектов с низкой металличностью на большом красном смещении может стать ключом к изучению этих звёзд, поскольку позволяет наблюдать галактики в условиях, близких к ранней Вселенной. Это, в свою очередь, поможет понять, как первые поколения звёзд обогатили космос тяжёлыми элементами.

Группа астрономов под руководством Эроса Ванзеллы из Астрофизической обсерватории Болоньи (Италия) исследовала один из таких объектов — маломассивную галактику с низкой металличностью, расположенную за скоплением галактик Abell 2744, действующим как гравитационная линза.

\"Мы сообщаем об обнаружении слабого источника ионизирующего излучения с дефицитом кислорода, получившего название LAP2 (Lensed And Pristine 2), на спектроскопическом красном смещении z = 4.19\", — пояснили исследователи.

Спектроскопические наблюдения позволили выделить два зеркальных изображения комплекса — LAP2-a и LAP2-b. Высокий коэффициент увеличения этих изображений указывает на то, что LAP2 представляет собой крошечный объект размером менее 33 световых лет с ультрафиолетовой светимостью −12,2.

Согласно расчётам, масса LAP2 составляет несколько десятков тысяч солнечных масс, а металличность — менее 0,6% от солнечной. Удельная скорость звездообразования (sSFR) комплекса оценивается в 100 на миллиард лет, а возраст объекта не превышает 10 миллионов лет.

Продолжение:

Уникальность LAP2 заключается не только в рекордно низкой металличности, но и в том, что комплекс, вероятно, находится на ранней стадии формирования. Это соответствует сценарию мгновенной вспышки звездообразования, при котором тяжёлые элементы ещё не успели накопиться. Подобные объекты являются «живыми ископаемыми», позволяющими изучать процессы, происходившие спустя всего 1,5 миллиарда лет после Большого Взрыва.

Интересно, что инструмент NIRSpec телескопа JWST, использовавшийся для наблюдений, обеспечил беспрецедентное разрешение в ближнем инфракрасном диапазоне. Микрозатворная матрица (MSA) позволила одновременно анализировать спектры сотен объектов в поле зрения, что критически важно для изучения слабых линий излучения в таких удалённых галактиках.

Дальнейшие исследования LAP2 могут пролить свет на загадку «пропавшего кислорода» в ранней Вселенной. Некоторые модели предсказывают, что первые звёзды выделяли большое количество этого элемента при взрывах сверхновых, однако его следы редко наблюдаются в высоко redshift-галактиках. Возможно, LAP2 находится в переходной фазе, когда обогащение среды только начинается.