Обнаружены признаки воды в далекой-дальней галактике

Обнаружена вода в самой массивной галактике ранней Вселенной, согласно новым наблюдениям с помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA).

Об этом рассказывают в Национальной радиоастрономической обсерватории США.

Ученые нашли H20 вместе с монооксидом углерода (CO) в галактике, расположенной на расстоянии почти 12,88 миллиарда световых лет от Земли. Обнаружение этих двух молекул в большом количестве свидетельствует о том, что молекулярная Вселенная стала формироваться вскоре после того, как эти элементы были выкованы в ранних звездах.

Новое исследование представляет собой наиболее детальное на сегодня изучение содержания молекулярного газа в галактике ранней Вселенной и самое дальнее обнаружение H20 в обычной звездообразующей галактике.

Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.

Объект SPT0311-58, в котором находится исследуемая галактика, состоит из двух галактик, и впервые был замечен учеными ALMA в 2017 году в его местонахождении, или во времени, называемом Эпохой реионизации. Эта эпоха пришлась на то время, когда Вселенной было всего 780 миллионов лет — примерно 5 процентов ее нынешнего возраста — и когда рождались первые звезды и галактики.

Ученые считают, что эти две галактики могут находиться в процессе слияния, и что их быстрое звездообразование не только тратит газ или топливо на звездообразование, но и что в конечном итоге может превратить пару в массивные эллиптические галактики, подобные наблюдаемым в локальной Вселенной.

«Используя наблюдение ALMA высокого разрешения за молекулярным газом в паре галактик, известных как SPT0311-58, мы обнаружили как воду, так и молекулы монооксида углерода в большей из двух галактик. Кислород и углерод, в частности, являются элементами первого поколения, а в молекулярных формах моноокиси углерода и воды они имеют решающее значение для жизни, какой мы ее знаем», — сказал Шривани Яругула, астроном из Университета Иллинойса и главный исследователь новой работы.

«Эта галактика является наиболее массивной галактикой, известной в настоящее время с большим красным смещением, или в то время, когда Вселенная была еще очень молодой. В ней больше газа и пыли по сравнению с другими галактиками ранней Вселенной, что дает нам много потенциальных возможностей для наблюдения молекул и лучшего понимания того, как эти жизнесоздающие элементы повлияли на развитие ранней Вселенной».

Эти научные изображения показывают молекулярные линии и пылевой континуум, видимые в наблюдениях ALMA за парой ранних массивных галактик, известных как SPT0311-58. Слева: составное изображение, совмещающее континуум пыли с молекулярными линиями для H20 и CO. Справа: пылевой континуум в красном цвете (сверху), молекулярная линия для H20 показана синим (2-я сверху), молекулярные переходы для монооксида углерода, CO(6-5) показаны фиолетовым (посередине), CO(7-6) показаны пурпурным (второй снизу), а CO(10-9) показан розовым и темно-синим (снизу). Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)

Вода, в частности, третья по распространенности молекула во Вселенной после молекулярного водорода и монооксида углерода.

Предыдущие исследования галактик в локальной и ранней Вселенной обнаружили корреляцию эмиссии воды и пыли в дальнем инфракрасном диапазоне.

«Пыль поглощает ультрафиолетовое излучение от звезд в галактике и повторно излучает его в виде фотонов дальнего инфракрасного диапазона», - сказал Яругула.

«Это приводит к дальнейшему возбуждению молекул воды, в результате чего возникает эмиссия воды, которую ученые могут наблюдать. В этом случае это помогло нам обнаружить эмиссию воды в этой массивной галактике. Эта корреляция может быть использована для применения воды в качестве трассера звездообразования, что затем можно было бы применить к галактикам в космологическом масштабе».

Изучение первых галактик, образовавшихся во Вселенной, помогает ученым лучше понять рождение, рост и эволюцию Вселенной и все, что в ней находится, включая Солнечную систему и Землю.

«Ранние галактики формируют звезды со скоростью в тысячи раз больше Млечного Пути», - говорит Яругула. «Изучение содержания газа и пыли в этих ранних галактиках информирует нас об их свойствах, например, количестве образующихся звезд, скорости превращения газа в звезды, как галактики взаимодействуют друг с другом и с межзвездной средой и т.д.».

По словам Яругулы, еще многое предстоит узнать о SPT0311-58 и галактиках ранней Вселенной. «Это исследование не только дает ответы о том, где и как далеко может существовать вода во Вселенной, но и породило большой вопрос: как много газа и пыли собралось, чтобы образовать звезды и галактики на таком раннем этапе Вселенной? Ответ требует дальнейшего изучения этих и подобных звездообразующих галактик для лучшего понимания структурного формирования и эволюции ранней Вселенной».

«Этот увлекательный результат, демонстрирующий силу ALMA, пополняет коллекцию наблюдений ранней Вселенной», — сказал Джо Пеше, астрофизик и директор программы ALMA в Национальном научном фонде. «Эти молекулы, важные для жизни на Земле, формируются так быстро, как только могут, и их наблюдения дают нам представление о фундаментальных процессах Вселенной, очень отличающейся от современной».

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.