Поиск - новости науки и техники

Обнаружена группа галактик, зародившихся во времена первых звезд

08.01.20

Международная группа астрономов, частично финансируемая НАСА, обнаружила самую дальнюю группу галактик, из всех обнаруженных ранее. Названная EGS77, эта тройка галактик датируется временем, когда Вселенной было всего 680 миллионов лет, или менее 5% от ее нынешнего возраста 13,8 миллиарда лет, говорится в статье, опубликованной на phys.org.

Что еще более важно, наблюдения показывают, что галактики являются участниками масштабного космического преобразования, называемого реионизацией. Эпоха началась, когда свет первых звезд изменил природу водорода во всей Вселенной подобно тому, как замерзшее озеро тает весной. Это превратило темный, гасящий свет ранний космос в тот, который мы видим вокруг нас сегодня.

“Молодая Вселенная была заполнена атомами водорода, которые настолько ослабляют ультрафиолетовый свет, что блокируют наш взгляд на ранние галактики. EGS77-это первая группа галактик, пойманных в процессе расчистки этого космического тумана.””,

– сказал Джеймс Роудс из Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.

Более отдаленные отдельные галактики, астрономы уже нашли, но EGS77 является самой дальней группой галактик на сегодняшний день, у которых удалось выявить конкретные длины волн ультрафиолетового спектра, выявленные в результате реионизации. Это излучение, называемое альфа-светом Лаймана, заметно у всех членов EGS77.

Эта анимация показывает место EGS77 в космической истории и иллюстрирует, как ультрафиолетовый свет от их звезд создает пузырьки ионизированного водорода вокруг.

В своей самой ранней фазе Вселенная представляла собой светящуюся плазму частиц, включающую электроны, протоны, атомные ядра и свет. Атомы еще не могли существовать. Вселенная находилась в ионизированном состоянии, подобно газу внутри зажженной неоновой вывески или люминесцентной лампы.

После того, как Вселенная расширилась и остыла примерно за период в 380 000 лет, электроны и протоны объединились в первые атомы—более 90% из них водород. Сотни миллионов лет спустя этот газ образовал первые звезды и галактики. Но само присутствие этого обильного газа создает проблемы для обнаружения галактик в ранней Вселенной.

Группа галактик EGS77, окруженная перекрывающимися пузырьками ионизированного водорода. 

Атомы водорода легко поглощают и быстро переизлучают дальний ультрафиолетовый свет, известный как альфа-излучение Лаймана, длина волны которого составляет 121,6 нанометров. Когда образовались первые звезды, часть света, который они произвели, соответствовала этой длине волны. Поскольку Альфа-свет Лаймана легко взаимодействовал с атомами водорода, он не мог уйти далеко, прежде чем газ рассеял его в случайных направлениях.

“Интенсивный свет от галактик может ионизировать окружающий водородный газ, образуя пузырьки, которые позволяют звездному свету свободно перемещаться. EGS77 образовал большой пузырь, который позволяет его свету перемещаться к земле без особого ослабления. В конечном счете, такие пузыри росли вокруг всех галактик и заполняли межгалактическое пространство, перестраивая вселенную и расчищая путь для света, чтобы путешествовать по космосу”,

– говорит член команды Витал Тилви, исследователь из Университета штата Аризона.

Поскольку Вселенная расширяется, альфа-свет Лаймана из EGS77 был растянут во время его путешествий, поэтому астрономы фактически обнаруживают его на длинах волн ближнего инфракрасного диапазона. Сейчас мы не можем видеть эти галактики в видимом свете, потому что этот свет начинался на более коротких длинах волн, чем альфа Лаймана, и был рассеян туманом атомов водорода.

Чтобы помочь отбору отдаленных кандидатов, исследователи сравнили свои снимки с общедоступными данными того же региона, сделанными космическими телескопами Hubble и Spitzer НАСА. Галактики, ярко проявляющиеся в ближней инфракрасной области спектра, были помечены как возможные, в то время как те, которые появляются в видимом свете, были отвергнуты как слишком близкие.

Группа подтвердила расстояния до галактик EGS77 с помощью Многообъектного спектрометра для инфракрасного исследования (MOSFIRE) на телескопе Keck I в обсерватории W. M. Keck на Маунакее, Гавайи. Все три галактики показывают линии альфа-излучения Лаймана на чуть отличающихся длинах волн, ведь они находятся на разных расстояниях, которое между соседними галактиками составляет около 2,3 миллиона световых лет. Для сравнения, это немного ближе, чем расстояние между галактикой Андромеды и нашим собственным Млечным Путем.

“Хотя это первая группа галактик, идентифицированная как ответственная за космическую реионизацию, будущие миссии НАСА расскажут нам гораздо больше”, -сказал соавтор Сангита Малхотра из Goddard. “Предстоящий космический телескоп Джеймса Уэбба чувствителен к Альфа-излучению Лаймана от еще более слабых галактик на этих расстояниях и может найти больше галактик в пределах EGS77.”

Астрономы ожидают, что подобные пузыри реионизации из этой эпохи будут редки и трудно найти. Планируемый  НАСА к запуску широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST) должен помочь осветить этот важный переход в космической истории.

Нет комментариев