Данные, полученные с помощью космического инфракрасного телескопа «Спитцер», свидетельствуют о том, что некоторые из наиболее ранних галактик во Вселенной были ярче, чем это предполагалось. Повышенная яркость объясняется побочным эффектом необычайно интенсивного ионизирующего излучения звездных систем. Полученные данные могут прояснить причины наступления эпохи реионизации, главного космического события, которое превратило первоначально по большей части непрозрачную Вселенную в блистательный звездных пейзаж, которые мы сейчас наблюдаем.
В новом исследовании сообщается о наблюдениях некоторых ранних галактик, образовавшихся менее чем через 1 миллиард лет после Большого взрыва (или чуть более 13 миллиардов лет назад). Данные говорят о том, что на нескольких определенных длинах волн инфракрасного диапазона галактики значительно ярче, чем это изначально можно было предположить.
Никто точно не знает когда зажглись первые звезды в нашей Вселенной, но имеющиеся в распоряжении ученых данные свидетельствуют о том, что через 100-200 миллионов лет после Большого взрыва Вселенная состояла, в основном, из нейтрального водорода, который, возможно, только начал конденсироваться в звезды, из которых затем образовались первые галактики. Приблизительно через 1 миллиард лет после Большого взрыва Вселенная превратилась в россыпь сверкающих звезд. Изменилось и еще кое-что: атомы вездесущего нейтрально водорода потеряли свои электроны в результате процесса, известного как ионизация. Эпоха реионизации – переход от Вселенной, полной нейтрального водорода, к Вселенной, наполненной ионизированным водородом, - хорошо подтверждается имеющимися данными.
До начала этой крупномасштабной вселенской трансформации длинноволновое излучение, такое как радиоволны и видимый свет, распространялось более или менее свободно, но более коротковолновое излучение, к которому относятся ультрафиолетовый свет, рентгеновские и гамма-лучи, встречало преграду в виде атомов нейтрального водорода, сталкиваясь с ними. Эти столкновения лишали атомы водорода их электронов, то есть ионизировали их.
Но что могло быть источником такого количества ионизирующего излучения, которое трансформировало весь водород во Вселенной? Были ли это отдельные звезды или гигантские галактики? Если это так, то космические объекты в ту раннюю эпоху отличались от современных звезд и галактик, которые обычно не испускают большого количества ионизирующего излучения. С дрогой стороны, причиной крупномасштабной ионизации могло быть и что-то другое, например, квазары – галактики с невероятно ярким ядром, в котором содержится огромное количество материи, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры.
«Это один из самых больших нерешенных вопросов наблюдательной космологии», - сказал ведущий автор исследования, научный сотрудник Женевского университета Стефан де Баррос, - «Мы знаем, что это произошло, но что являлось причиной? Новые данные могут служить хорошей подсказкой.»
В поисках света
Чтобы заглянуть в далекое прошлое, во времена, предшествующие концу эпохи реионизации, космический телескоп «Спитцер» осмотрел две области неба, потратив на каждую более 200 часов, что позволило уловить свет, который шел от наблюдаемых объектов на протяжении более 13 миллиардов лет.
Используя эти сверхдальние наблюдения, команда астрономов нашла 135 галактик и обнаружила, что все они особенно ярко излучают свет в двух узких спектральных линиях инфракрасного диапазона. Такое излучение испускают водород и кислород подвергшиеся ионизации в результате воздействия электромагнитных волн и содержащиеся в звездных системах. Это означает, что в галактиках преобладали молодые массивные звезды, состоящие в основном из водорода и гелия. Тяжелые же элементы, такие как азот, углерод и кислород, содержались в них в очень небольшом количестве, по сравнению с тем, сколько их содержится в современных звездах.
Эти звезды не были первыми, которые сформировались во Вселенной (иначе они бы состояли только из водорода и гелия), но они все же принадлежали к очень раннему поколению звезд. Эпоха реионизации не была мгновенным событием, и хотя недавно полученных научных данных не достаточно для того, чтобы ответить на все вопросы об этом космическом событии, все же ученым стало известно о новых подробностях относительно того, как развивалась Вселенная.
«Мы не ожидали, что «Спитцер» с зеркалом (зеркальным объективом) размером не больше чем обруч «хула-хуп», сможет увидеть галактики времен, настолько близких к времени образования Вселенной», - сказал Майкл Вернер, ученый НАСА и участник проекта «Спитцер», - «Но природа полна сюрпризов, и неожиданно высокая яркость этих ранних галактик вкупе с превосходными характеристиками «Спитцера» делают их доступными для нашей маленькой, но мощной обсерватории.»
На 2021 год запланирован запуск космического телескопа НАСА имени Джеймса Вебба. Он будет изучать Вселенную на многих длинах волн, в том числе и на тех, которые были доступны «Спитцеру». Но возможности нового телескопа несоизмеримо более высоки, ведь его зеркальный объектив имеет 6,5 метров в поперечнике против 85 сантиметрового объектива «Спитцера».
Источник: www.nasa.gov
Если Вам понравилась наша статья, не забудьте подписаться на наш канал "Галактика". Расскажите о нас Вашим друзьям.
И, конечно же, не забудьте оставить свой комментарий и поставить «Like».
