Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) вернулся к одному из самых знаковых участков наблюдений Хаббла — Глубокому полю (Ultra Deep Field), чтобы запечатлеть галактики, существовавшие в разные эпохи космической истории.

Новое изображение было получено в рамках проекта JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), целью которого является детальное изучение в инфракрасном свете двух областей неба, ранее исследованных Хабблом: Глубокого поля (1995) и Сверхглубокого поля Хаббла (2004).

Эти участки стали результатом самых продолжительных наблюдений Хаббла, позволивших обнаружить крайне тусклые галактики с высоким красным смещением. Свет от них шел к нам более 13 миллиардов лет, что означает, что мы видим их такими, какими они были вскоре после Большого взрыва. Сверхглубокое поле Хаббла, в частности, переснимали несколько раз в 2009, 2012 и 2014 годах с использованием ближне-инфракрасных фильтров камеры Wide Field Camera 3. На снимке видно около 10 000 галактик на участке неба площадью всего 2,4 квадратных угловых минуты — это меньше десятой части диаметра полной Луны.

Однако возможности Хаббла ограничены. Наибольшие красные смещения, соответствующие галактикам, существовавшим через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, «сдвигают» видимый свет в инфракрасный диапазон, недоступный для Хаббла. Преодолеть это ограничение смог JWST.

Гигантский 6,5-метровый телескоп впервые детально изучил Сверхглубокое поле в октябре 2022 года с помощью своей ближне-инфракрасной камеры (NIRCam). В рамках проекта JADES он неоднократно возвращался к этому участку, а последний снимок был сделан прибором MIDIS (Mid-Infrared Instrument Deep Imaging Survey).

Фильтр с самой короткой длиной волны (F560W, 4.9–6.4 микрона) потребовал рекордной выдержки в 41 час. Изображение охватывает лишь часть Сверхглубокого поля, где видно около 2500 галактик, 80% из которых обладают высоким красным смещением. Максимальное красное смещение здесь — около 12, что соответствует возрасту Вселенной 380 миллионов лет. Для сравнения, галактика-рекордсмен MoM-z14 (не входящая в это поле) имеет красное смещение 14,4, и мы видим ее такой, какой она была через 280 миллионов лет после Большого взрыва.

Комбинируя данные NIRCam (1.9–4.8 микрона) и MIRI, астрономы получают информацию о структуре и эволюции галактик, большинство из которых выглядят крошечными точками. Цвета изображения — искусственные, так как инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза.

Красные галактики на снимке — это либо звездообразовательные регионы, скрытые пылью, переизлучающей свет в инфракрасном диапазоне, либо старые галактики с популяцией древних красных звезд. Зеленовато-белые точки соответствуют высокому красному смещению, то есть мы видим их в первую миллиардную лет истории Вселенной. Голубые и сине-зеленые галактики ближе к нам и ярче в ближнем ИКAudдиапазоне.

Ученые продолжают погружаться в глубины космоса с JWST, накапливая данные для решения ключевых вопросов: как формировались сверхмассивные черные дыры, галактики и когда родилось большинство звезд. Исследования продолжаются, и нас ждут новые открытия!

Результаты наблюдений JWST Ultra Deep Field опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics (ссылка на исследование).

Заглядывая в прошлое: что нас ждет дальше?

С каждым новым снимком JWST астрономы приближаются к разгадке тайн ранней Вселенной. Следующей целью может стать поиск галактик с еще большим красным смещением, а также изучение свойств темной материи и энергии. Уже сейчас данные JWST бросают вызов существующим моделям, например, указывая на неожиданно раннее появление массивных галактик. Будущие миссии, такие как Nancy Grace Roman Space Telescope, дополнят эти данные, создавая многоканальную карту космической истории. Остается ждать — телескопы-гиганты только начали свою «охоту» за древними звездами.