Теперь мы можем изучать самые яркие из самых далеких и древних галактик! Благодаря им у нас есть шанс узнать больше о звездообразовании в ранней Вселенной.
Гравитационное линзирование — это эффект, возникающий, когда свет от удаленного «фонового» объекта, такого как квазар или галактика, искажается и усиливается сильным гравитационным полем на пути к земному наблюдателю. Это позволяет нам видеть объекты, которые в противном случае были бы невидимы из-за слишком большого расстояния. Благодаря этому мы также можем наблюдать большинство ярких галактик в инфракрасном диапазоне.
Таким образом, Джеймс Ловенталь и его команда из колледжа Смита исследовали галактики, известные как ULIRGS. Для них характерна повышенная скорость образования новых звезд. Однако в процессе звездообразования также выделяется большое количество пыли, а это значит, что свечение этих галактик затемняется или существенно изменяется этой пылью, поглощая, а затем переизлучая ослабленный свет галактики на большей длине волны — в инфракрасный. Но почему в инфракрасных галактиках происходит такое интенсивное звездообразование? Ответ на этот вопрос является ключом к пониманию полной картины эволюции галактик.
С этой целью команда Ловенталя обратилась к данным, собранным спутником Planck, основной задачей которого является изучение микроволнового фонового излучения. Но этот спутник наблюдает за небом именно в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн, что позволило ему увидеть яркие инфракрасные галактики. Используя эти данные, ученые составили выборку из 31 ярчайшего источника — звездообразующих галактик, существовавших от 8 до примерно 11,5 миллиардов лет назад. Подсчитано, что скорость их процессов звездообразования была даже в 1000 раз выше, чем у нашего Млечного Пути!
Эти галактики на самом деле настолько активны, что уже не являются даже классическими объектами ULIRGS. Это абсолютно самые яркие галактики! Затем астрономы из команды Ловенталя более внимательно изучили их с помощью космического телескопа Гершеля и радиоинтерферометра VLA. Они также использовали Большой миллиметровый телескоп, чтобы оценить расстояние до этих удивительных объектов.
Однако до сих пор было неизвестно, какова их точная природа и почему внутри них формируется так много звезд. На помощь пришел сам телескоп Хаббл. Типичные инфракрасные галактики невидимы для него из-за того, что пыль заслоняет их свет, но галактики из выборки Ловенталя были настолько яркими, что HST все еще мог видеть их оптически. На сегодняшний день он сфотографировал 11 объектов из всей выборки.
К радости и удивлению ученых оказалось, что они «гравитационно увеличиваются» за счет линзирования. Между ними и Землей должны быть массивные скопления галактик, соответственно искажающие их далекий свет. Таким образом, список известных гравитационных линз значительно расширился, хотя в данном проекте вообще не предпринималось попыток их обнаружения.
Увеличенные изображения инфракрасных галактик очень детализированы. Несмотря на то, что они частично искажены в процессе линзирования, команда Ловенталя планирует использовать их для реконструкции реальных изображений этих древних и далеких галактик. Результат этой работы может помочь астрономам лучше понять механизмы звездообразования в галактиках на самых маленьких пространственных масштабах.