Одним из самых захватывающих достижений в области астрономии сегодня является то, как передовые методы позволяют астрономам заглянуть еще дальше назад во времени, к самым ранним периодам Вселенной. Таким образом, астрономы надеются приблизиться к самым ранним галактикам, чтобы узнать больше о том, как и когда они впервые появились – что может рассказать нам гораздо больше об их последующей эволюции.
Это было целью большой программы ALMA для исследования C+ в ранние времена (ALPINE), многоволнового обзора, который изучал галактики, которые были вокруг, когда Вселенной было менее 1,5 миллиардов лет. Благодаря финансированию, предоставленному НАСА и Европейской южной обсерваторией (ESO), ALPINE проанализировало эти данные и узнало некоторые интересные вещи о ранней эволюции галактик.
Сотрудничество в ALPINE возглавлял Андреас Файст, научный сотрудник Центра обработки и анализа инфракрасных лучей (IPAC) Caltech, и в его состав входят члены Научного института космического телескопа (STSI), Астрономического института Макса Планка (MPIA), Института Нильса Бора Центр космического рассвета, Физико-математический институт Вселенной им. Кавли, Лаборатория реактивного движения НАСА, а также многочисленные университеты и институты.
Используя массив Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) в Чили, исследование ALPINE наблюдало 118 удаленных галактик в течение 70 часов, чтобы узнать больше об их распределении газов и пыли. Исходя из их красного смещения, возраст этих галактик был оценен примерно в 12 миллиардов лет, то есть они "родились" всего через 1–1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.
Одной из ключевых функций этого исследования было использование ALMA для обнаружения линии излучения атомов C+, положительно заряженной формы углерода, которая создается при взаимодействии ультрафиолетового света от новорожденных звезд с облаками пыли. Измеряя сигнатуру этого атома в галактиках, астрономы могут видеть, как галактики вращаются.
Если газ, содержащий атомы C +, вращается от нас, свет смещается к красному концу спектра; если он вращается к нам, он смещается к синему концу спектра. Как пояснил Файст в недавнем пресс-релизе Caltech, это сделало исследование ALPINE беспрецедентным.
“Это первое многоволновое исследование от ультрафиолетовых до радиоволн далеких галактик, которые существовали между 1 миллиардом и 1,5 миллиардами лет после Большого взрыва", - сказал он. Основываясь на данных, которые они наблюдали, ALPINE смогла создать каталог скоростей вращения этих галактик, а также других особенностей – таких как их плотность газа и количество новых звезд, образующихся в них.
Затем данные ALMA были объединены с измерениями из других предыдущих наблюдений, включая обсерваторию W. M. Keck на Гавайях и космические телескопы Hubble и Spitzer НАСА. Они обнаружили, что 15% наблюдаемых галактик имели идеально гладкие и упорядоченные вращения (что ожидается от спиральных галактик), в то время как другие имели искаженное вращение и, казалось, находились в процессе слияния.
Как объясняет Файст, это была довольно неожиданная находка для галактик, которые существовали так рано во Вселенной:
“Мы находим красиво упорядоченные вращающиеся галактики на этой очень ранней и довольно турбулентной стадии нашей Вселенной. Это означает, что они должны были образоваться в результате плавного процесса сбора газа и еще не сталкивались с другими галактиками, как это произошло со многими другими галактиками.”
Однако авторы указывают, что наблюдаемые ими объекты могут быть вовсе не спиральными галактиками, а вращающимися дисками с кусками материи. Поэтому прежде чем говорить о чем-либо окончательном, потребуются будущие наблюдения с использованием космических телескопов следующего поколения. Таких как космический телескоп Дж. Уэбба (JWST), который будет точно определять детальную структуру этих галактик.
“Как галактики могут так быстро расти? Каковы внутренние процессы, которые позволяют им расти так быстро?- сказал Фейсст. “Это вопросы, на которые ALPINE помогает нам ответить. И с предстоящим запуском космического телескопа НАСА имени Джеймса Уэбба мы сможем проследить за этими галактиками, чтобы узнать еще больше.”
Помимо JWST, в ближайшие годы начнет функционировать ряд наземных и космических телескопов. Астрономы ожидают, что благодаря своему превосходному разрешению, чувствительности и более совершенной оптике они смогут раздвинуть границы того, что можно наблюдать в нашей Вселенной. Исходя из этого, наконец, будут даны ответы на насущные вопросы о том, как формировались и развивались первые галактики (и другие космологические тайны).
Читайте также: Как взвесить вселенную?
Ставь лайк! Подписывайся! Делись статьей с друзьями!
