Один из самых интересных вопросов для астрофизиков за последние несколько десятилетий — как и когда образовались первые галактики . Один из возможных ответов на вопрос «как» состоит в том, что процессы звездообразования в ранних галактиках происходили с постоянной скоростью и формировали систему с возрастающей массой. Другая возможность заключается в том, что формирование было более бурным и прерывистым, с интенсивными вспышками звездообразования в течение коротких периодов времени, вызванными такими событиями, как слияния галактик и сильное скопление газа.
Международная группа ученых исследовала происхождение первых звезд и структур во Вселенной. Он проанализировал данные программы Frontier Fields, проекта, реализованного космическим телескопом Хаббла и Gran Telescopio Canarias , крупнейшим в мире оптическим и инфракрасным телескопом, расположенным в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос (Гарафия, Ла-Пальма). Результаты были опубликованы 21 октября 2021 года в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества (MNRAS).
Ранние галактики могли медленно, но непрерывно образовывать новые звезды без особого ускорения, систематически превращая газ в относительно маленькие звезды в течение длительных периодов времени. Или процесс формирования мог происходить в виде вспышек с короткими периодами звездообразования, создающими очень большие звезды, которые могли сформировать всю галактику и временно или навсегда остановить ее активность , объясняет Пабло Г. Перес-Гонсалес, исследователь Центра. астробиологии, соавтор статьи и руководитель международной исследовательской группы. Каждый из этих сценариев связан с разными процессами, такими как слияние галактик или влияние сверхмассивных черных дыр .и влияет на то, когда и как образовались различные элементы, такие как углерод и кислород, которые необходимы для жизни, добавляет он.
В недавней статье на эту тему астрономы искали ближайшие аналоги первых галактик во Вселенной, чтобы изучить их гораздо подробнее. Алекс Гриффитс, ученый из Ноттингемского университета и первый автор статьи, говорит: « Пока у нас не будет космического телескопа Джеймса Уэбба , мы не сможем наблюдать за первыми галактиками, сформировавшимися во Вселенной, потому что они слишком тусклые. Поэтому мы ищем подобные объекты в ближайшей вселенной и анализируем их с помощью самых мощных телескопов, которые у нас есть.
Эта работа была выполнена путем объединения мощности самых передовых телескопов, таких как HST и GTC, с «естественными телескопами». Крис Конселис, соавтор статьи и промоутер докторской диссертации Гриффитса, комментирует стратегию: Некоторые галактики находятся в больших группах, называемых скоплениями , которые содержат большое количество материи в форме звезд, а также газа и темной материи . . Эта масса настолько велика, что может искривлять пространство-время, а скопления действуют как «естественные телескопы» . Те, которые известны как « гравитационные линзы ».«Они позволяют нам наблюдать далекие, тусклые галактики с более ярким и лучшим пространственным разрешением — это как с помощью линзы, сделанной самой Вселенной» . Наблюдения за некоторыми из этих скоплений, действующих как гравитационные телескопы, лежат в основе проекта Frontier Fields.
В статье, опубликованной в MNRAS, авторы объединили силу гравитационного линзирования через некоторые из самых массивных скоплений во Вселенной с очень глубокими изображениями GTC из проекта SHARDS (Survey for high-z Red and Dead Sources), чтобы найти и изучить некоторые из самых маленьких и слабых галактик в локальной вселенной.
Проект SHARDS включал получение самых внутренних изображений поля HST с помощью GTC с использованием 25 полосовых фильтров, которые вместе охватывают диапазон длин волн от 500 до 940 нанометров . Эти выборочные изображения позволяют нам проанализировать, как свет очень слабых галактик распределяется по разным цветам видимого диапазона длин волн. Это позволяет нам обнаруживать газ, нагретый новообразованными звездами, которые излучают свет на определенных длинах волн (эмиссионные линии) в процессе, аналогичном тому, что происходит в неоновой лампе , — объясняет Романо Корради, директор GTC.
Проекту SHARDS потребовалось 120 часов наблюдения GTC, чтобы получить эти изображения. Изображения, которые можно объединить в одно очень впечатляющее псевдоцветное изображение, — это кладезь знаний о тысячах обнаруженных галактик , — подчеркивает Антонио Кабрера, руководитель отдела научных операций GTC.
Исследования показывают, что начало формирования галактик происходит неравномерно: периоды очень бурного звездообразования сменяются периодами, когда галактика бездействует. Маловероятно, что слияния галактик сыграли главную роль в этих вспышках звездообразования; более вероятно, что это было связано с другими причинами, вызвавшими накопление газа, которые ученым необходимо исследовать в будущем.
