Команда Чжэна изучила снимки галактического скопления MACS J1149+2223 в созвездии Льва, полученные телескопом Hubble. Анализ степени искривления пространства на границах этого образования показал, что исследователи имеют дело с мощной гравитационной линзой, которая усиливает свет расположенных за ней объектов в 15 раз.

Для более детального изучения окрестностей скопления были использованы данные, полученные "Хабблом" и "Спитцером" (Spitzer). В результате учёные заметили, что одна из галактик отличается от остальных по своему спектру.

В её излучении присутствовала тёмная область, которая в астрофизике называется пределом Лаймана и наблюдается только у самых древних звёзд. Этот "обрыв" спектра определяется тем, что атомы водорода не могут излучать или поглощать волны длиной менее 91 нанометра. Самые древние звёзды состоят преимущественно из водорода, поэтому в их спектре не просматриваются линии "ниже" этого предела.

Излучение галактик, расположенных в 13 миллиардах световых лет от Земли, по пути смещается в инфракрасную часть спектра вместе с пределом Лаймана. Таким образом, провал в инфракрасном спектре является главным отличием древней галактики от относительно новой. А степень красного смещения помогает точно определить возраст наблюдаемого объекта.

Группа Чжэна установила величину красного смещения у галактики, получившей имя MACS 1149-JD, на отметке 9,6, что соответствует 13,1 миллиарда световых лет. Значит, в таком виде (в котором мы наблюдаем её сейчас) она существовала всего через 490 миллионов лет после Большого взрыва. Следовательно, галактика сформировалась на самых ранних этапах развития Вселенной.

Цвет звёздного образования позволяет предположить, что возраст MACS 1149-JD составляет менее 200 миллионов лет. К тому же она компактная и маленькая (масса галактики не превышает 1% массы Млечного Пути). Эти данные соответствуют существующим теориям ― согласно представлениям астрономов, на заре Вселенной галактики были крохотными, позднее они сливались, образуя наблюдаемые сегодня звёздные скопления.

"С большой степенью уверенности можно сказать, что эта галактика является самым далёким объектом, который мы когда-либо наблюдали, — говорит ведущий автор исследований Вэй Чжэн (Wei Zheng) из университета Джона Хопкинса. – Изучение этого объекта позволит нам больше узнать о самых древних периодах в истории Вселенной".

Статья авторов работы опубликована в журнале Nature.