Как мы можем проследить формирование структур в ранней Вселенной? Новая работа исследует среду вокруг массивных галактик, которые существовали менее чем через два миллиарда после Большого взрыва, чтобы узнать о ней больше.
В поисках квазаров
Один из лучших способов понять условия ранней Вселенной — это изучить квазары — необычайно яркие центры молодых галактик , где сверхмассивные черные дыры аккрецируют материю. Оглядываясь назад на миллиарды лет, квазары, по-видимому, не распределены в пространстве случайным образом, что позволяет предположить, что массивные галактики, в которых они обитают, могут быть следами лежащих в их основе структур темной материи . Если это так, то галактики, в которых не было квазаров в ранней Вселенной, также должны быть предпочтительно близки к квазарам.
Эта гипотеза была проверена в прошлом, но результаты оказались противоречивыми. Некоторые исследования показали, что вокруг квазаров находится множество галактик, в то время как другие обнаружили, что их не больше, чем можно было бы ожидать, если бы они были случайным образом разбросаны в пространстве. Есть много потенциальных причин для этого разногласия, в том числе возможность того, что пыль скрывает эти далекие галактики от глаз оптических телескопов. В новой статье команда под руководством Кристины Гарсиа-Вергара (Лейденская обсерватория, Нидерланды) подошла к проблеме по-новому — используя мощный массив радиотелескопов, чтобы заглянуть сквозь пыль.
Длинные волны и большие расстояния
Гарсия-Вергара и ее коллеги наблюдали области, окружающие 17 квазаров с красным смещением от ~ 4 (около 1,6 миллиарда лет после Большого взрыва ) с помощью Большой миллиметровой / субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) — набора из 66 радиотелескопов, работающих вместе. как один. Команда искала выбросы от определенной спектральной линии монооксида углерода, которая может сигнализировать о присутствии галактики, даже если она настолько запылена, что будет невидима в оптическом диапазоне.
Используя алгоритм поиска, Гарсия-Вергара и его коллеги определили все источники выбросов угарного газа вблизи каждого квазара, обнаружив в общей сложности девять галактик, излучающих угарный газ, в 17 регионах, которые они искали. Как это часто бывает важно при изучении источников в миллиардах световых лет от нас , команда также оценила вероятность того, что обнаруженные источники являются галактиками в локальной вселенной, маскирующимися под галактику в ранней Вселенной, и сочла это маловероятным.
Окрестности галактик
Затем команда использовала свои наблюдения, чтобы оценить, насколько больше галактик находится рядом с квазарами, чем можно было бы ожидать, если бы галактики были распределены в пространстве случайным образом. Основываясь на этом анализе, команда пришла к выводу, что в изучаемых областях в 17,6 раз больше галактик, излучающих угарный газ, чем предполагает случайное распределение.
Мало того, что галактик больше, чем ожидалось, они также плотно сгруппированы вокруг квазаров. Эти два доказательства убедительно подтверждают идею о том, что квазары являются следами массивных структур, формировавшихся в ранней Вселенной, хотя авторы отмечают, что статистическая значимость их результатов может быть улучшена за счет углубления или расширения наблюдений — мы надеемся, что будущее принесет новые наблюдения. и новое понимание галактик в ранней Вселенной!
