Вселенная в возрасте 700 миллионов лет — это шумная новостройка, где только начинают загораться первые огни. Телескопы поймали сигнал из этой далёкой эпохи: галактика REBELS-25, массивная и полная звёздного топлива. Радионаблюдения на телескопах VLA и ALMA выявили слабое, но уверенное свечение молекул угарного газа (CO). Это самый надёжный индикатор холодного молекулярного водорода — того самого вещества, из которого рождаются звёзды. Обнаружение низкоэнергетического перехода CO на таком расстоянии стало самым далёким в истории. Оно прямо говорит: строительный материал для звёзд был запасён очень рано.
Запасы поражают. Масса газа в REBELS-25 достигает ста миллиардов солнечных масс, а доля газа в галактике — 95%. Для сравнения, в нашем Млечном Пути газ составляет лишь около 5% массы, остальное — звёзды и тёмная материя. Здесь же мы видим обратную картину: почти всё вещество — это ещё не зажжённое топливо. Пыли, наоборот, крайне мало: на каждые 600 частей газа приходится лишь одна часть пыли. Такая пропорция характерна для очень молодых систем, где тяжёлые элементы ещё не накопились после взрывов первых звёзд.
Сложность наблюдений в том, что на больших расстояниях фон реликтового излучения (остывшего после Большого взрыва) нагрет сильнее, чем сегодня, и может «забивать» сигнал от газа. Авторы применили программу TUNER, которая учитывает этот фон и пылевой континуум, и независимо подтвердили массу газа, близкую к 180 миллиардам солнечных. Они также проверили альтернативный способ оценки — по излучению ионизованного углерода [C II], и показали, что эта линия остаётся рабочим инструментом даже в эпоху реионизации. Такие находки готовят почву для будущих телескопов, которые смогут рутинно изучать газ в первых галактиках.
Галактика REBELS-25 содержит столько молекулярного газа, что если бы его собрать в одном месте, он занял бы объём, сравнимый с тысячей наших Млечных Путей — но почти без звёзд.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал из далёкого космоса ловят с помощью сети радиотелескопов — примерно так же, как VLA и ALMA искали следы газа в REBELS-25, только там искали не инопланетян, а сырьё для первых звёзд.