An ultra-faint, chemically primitive galaxy forming in the reionization era

The formation of the first stars and galaxies marked the onset of chemical enrichment, yet direct observations of such primordial systems remain elusive. Here we present James Webb Space Telescope spectroscopic observations of LAP1-B, an ultra-faint galaxy at redshift zspec = 6.625 ± 0.001, corresponding to a cosmic age of 800 million years after the Big Bang. This galaxy is strongly magnified by gravitational lensing. LAP1-B exhibits a gas-phase oxygen abundance of (4.2 ± 1.8) × 10−3 times the solar value, making it the most chemically primitive star-forming galaxy discovered to date. The galaxy displays an exceptionally hard ionizing radiation field, which is inconsistent with chemically enriched stellar populations or accreting black holes but matches theoretical predictions for an exceptionally metal-deficient stellar population<a href="https://www.nature.com/articles/s41586-026-10374-1#ref-CR1" rel="noopener noreferrer" target="_blank">1</a>. It also shows an elevated carbon-to-oxygen abundance ratio for its metallicity in the interstellar medium, consistent with nucleosynthetic yields from a stellar population formed in the absence of initial metals. The lack of detectable stellar continuum constrains the stellar mass to below 3,300 M⊙, and the dynamical mass, derived from emission-line kinematics, exceeds the combined stellar and gas mass, which indicates a dominant dark matter halo. Our findings establish LAP1-B as a ‘fossil in the making’, a direct high-redshift progenitor of the ancient ultra-faint dwarf galaxies observed in the local Universe and offers a rare window into the earliest stages of galaxy formation.

Nature

2026

Early universe

Galaxies and clusters

The formation of the first stars and galaxies marked the onset of chemical enrichment, yet direct observations of such primordial systems remain elusive. Here we present Ja...

Недавно команда Кимихико Накадзимы из Университета Канадзавы (Япония) сообщила об открытии сверхслабой химически примитивной галактики, сформировавшейся в эпоху реионизации. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature 13 мая 2026 года.Образование первых звёзд и галактик ознаменовало начало химического обогащения Вселенной, однако прямое наблюдение таких первичных систем до сих пор оставалось недостижимым.Исследовательская группа представляет результаты спектроскопических наблюдений галактики LAP1B с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. LAP1B — это сверхслабая галактика со спектроскопическим красным смещением z_spec = 6.625 ± 0.001, что соответствует возрасту Вселенной всего 800 миллионов лет после Большого взрыва. Эта галактика значительно усилена сильным гравитационным линзированием. Измеренное содержание газофазного кислорода в LAP1B составляет (4.2 ± 1.8) × 10⁻³ от солнечного значения, что делает её самой химически примитивной из всех известных звёздообразующих галактик на сегодняшний день. Галактика демонстрирует аномально жёсткое ионизирующее излучение, не согласующееся ни с химически обогащённым звёздным населением, ни с аккрецирующей чёрной дырой, но соответствующее теоретическим предсказаниям для популяции крайне металл-бедных звёзд.В то же время в её межзвёздной среде наблюдается высокое отношение содержания углерода к кислороду для данного уровня металличности, что соответствует нуклеосинтетическим выбросам от популяции звёзд, сформировавшихся из материала с нулевой начальной металличностью. Из-за ненаблюдаемости звёздного континуума звёздная масса галактики ограничена сверху значением 3300 масс Солнца; при этом динамическая масса, оценённая по кинематике эмиссионных линий, превышает сумму звёздной и газовой масс, что указывает на наличие доминирующего гало тёмной материи. Это открытие утверждает LAP1B как "формирующуюся ископаемую" — непосредственного высоко-красносмещённого предшественника древних сверхслабых карликовых галактик, наблюдаемых в локальной Вселенной, и предоставляет редкое окно в самые ранние этапы формирования галактик.

An ultra-faint, chemically primitive galaxy forming in the reionization era

Авторы

Nakajima Kimihiko

Ouchi Masami

Harikane Yuichi

Vanzella Eros

Ono Yoshiaki

Isobe Yuki

Nishigaki Moka

Tsujimoto Takuji

Nakamura Fumitaka

Xu Yi

Рекомендуем изучить