Webb Space Telescope обнаружил самые далекие сложные органические молекулы во Вселенной

Исследователи обнаружили сложные органические молекулы в галактике на расстоянии более 12 миллиардов световых лет от Земли — это самая далекая галактика, в которой на сегодняшний день известны такие молекулы. Благодаря возможностям недавно запущенного космического телескопа James Webb (JWST) и тщательному анализу исследовательской группы, новое исследование дает ключевое представление о сложных химических взаимодействиях, происходивших в первых галактиках ранней Вселенной.

Профессор астрономии и физики Университета Иллинойса Джоакин Виейра и аспирант Кедар Фадке совместно с исследователями из Техасского университета A&M и международной группой ученых смогли различить инфракрасные сигналы, генерируемые некоторыми из более массивных и крупных пылевых зерен в галактике, и сигналы вновь наблюдаемых углеводородных молекул.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Гравитационная линза и пылевая галактика

Исследование стало возможным благодаря сочетанию двух факторов: "увеличительному стеклу природы" — явлению гравитационного линзирования — и чувствительности JWST в инфракрасном диапазоне. Гравитационное линзирование происходит, когда две галактики почти идеально выровнены с точки зрения Земли, и свет от фоновой галактики искривляется и усиливается передней галактикой, образуя кольцеобразную форму, известную как кольцо Эйнштейна.

Команда направила JWST на объект SPT0418-47, первоначально обнаруженный с помощью Южного полюсного телескопа (SPT) Национального научного фонда США. Эта галактика, скрытая пылью, была усилена гравитационной линзой примерно в 30–35 раз. SPT0418-47 находится в 12 миллиардах световых лет от Земли, что соответствует времени, когда возраст Вселенной составлял менее 1,5 миллиарда лет, или около 10% от ее нынешнего возраста.

"До доступа к совокупной мощности гравитационного линзирования и JWST мы не могли ни увидеть, ни пространственно разрешить реальную фоновую галактику сквозь всю эту пыль", — отметил Джоакин Виейра.

Открытие и значение

Спектроскопические данные JWST показали, что скрытый межзвездный газ в SPT0418-47 обогащен тяжелыми элементами, что указывает на то, что поколения звезд уже успели родиться и умереть. Конкретное соединение, обнаруженное исследователями, — это тип молекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ, PAH). На Земле эти молекулы можно найти в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания или в дыме лесных пожаров. Состоящие из углеродных цепей, эти органические молекулы считаются основными строительными блоками для самых ранних форм жизни.

"Эта работа говорит нам — а мы все еще учимся — что теперь мы можем видеть все области, где находятся эти более мелкие пылевые зерна, области, которые мы никогда не могли видеть до JWST", — сказал Кедар Фадке. "Новые спектроскопические данные позволяют нам наблюдать атомный и молекулярный состав галактики, давая очень важное представление о формировании галактик, их жизненном цикле и эволюции".

"Мы не ожидали этого. Обнаружение этих сложных органических молекул на таком огромном расстоянии меняет правила игры в отношении будущих наблюдений", — добавил Виейра. "Эта работа — всего лишь первый шаг, и мы только сейчас учимся использовать телескоп и познавать его возможности".