Розкриття галактик з космічного світанку, прихованих за пилом

Науковці випадково виявили дві галактики, вкриті пилом, які утворилися, коли Всесвіту було лише 5% від його теперішнього віку.

Про це розповідають в Університеті Васеда (Японія).

Коли астрономи вдивляються у нічне небо, вони спостерігають, як виглядав Всесвіт дуже давно. Оскільки швидкість світла скінченна, вивчення найвіддаленіших спостережуваних галактик дозволяє нам зазирнути на мільярди років у минуле, коли Всесвіт був дуже молодим, а галактики тільки почали формувати зорі. Вивчення цього "раннього Всесвіту" є одним з останніх рубежів в астрономії та має важливе значення для побудови точних та послідовних моделей астрофізики. Ключова мета вчених — виявити всі галактики за перші мільярди років космічної історії та виміряти швидкість, з якою зростали галактики, утворюючи нові зорі.

Протягом останніх десятиліть робилися різні зусилля зі спостереження за далекими галактиками, характерною ознакою яких є електромагнітне випромінювання, що має сильний червоний зсув (зміщене у бік більших довжин хвиль), перш ніж досягне Землю. Досі наші знання про ранні галактики переважно спиралися на спостереження за допомогою космічного телескопа Хаббла (HST) та великих наземних телескопів, які досліджують їх ультрафіолетове (УФ) випромінювання. Однак недавно астрономи почали використовувати унікальні можливості телескопа Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив (ALMA) для вивчення далеких галактик на субміліметрових довжинах хвиль. Це може бути особливо корисним для вивчення запилених галактик, пропущених у дослідженнях HST через поглинання пилом ультрафіолетового випромінювання. Оскільки ALMA спостерігає за довжинами хвиль субміліметрового діапазону, він може виявляти ці галактики, спостерігаючи натомість випромінювання пилу.

У рамках поточної масштабної програми під назвою REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey - Дослідження яскравих емісійних ліній епохи реіонізаціі) астрономи використовують ALMA для спостереження за випромінюванням 40 галактик-мішеней з космічному світанку. Використовуючи цей набір даних, вони недавно виявили, що регіони навколо деяких із цих галактик містять більше, ніж здається на перший погляд.

Аналізуючи дані REBELS від спостережень за двома галактиками, д-р Йошінобу Фудамото з Дослідницького науково-технічного інституту Університету Васеда та Національної астрономічної обсерваторії Японії помітив сильну емісію пилу та одно-іонізованого вуглецю у місцях, значно віддалених від початкових цілей. На його подив, навіть високочутливе обладнання, таке як HST, не змогло виявити жодного УФ-випромінювання з цих місць. Щоб зрозуміти ці загадкові сигнали, Фудамото та його колеги зайнялися подальшими дослідженнями.

У своїй останній роботі, опублікованій у журналі Nature, вони представили ретельний аналіз, який показав, що ці несподівані випромінювання йдуть від двох раніше невідомих галактик, розташованих поблизу двох початкових цілей REBELS. Ці галактики не видно ані в ультрафіолетовому, ані у видимому діапазонах довжин хвиль, оскільки вони майже повністю закриті космічним пилом. Одна з них являє собою найдальшу приховану пилом галактику з виявлених досі.

Далекі галактики, зображені за допомогою ALMA, космічного телескопа Хаббла та телескопа VISTA Європейської південної обсерваторії. Зелений та помаранчевий кольори являють випромінювання від іонізованих атомів вуглецю та пилових частинок, відповідно, що спостерігаються за допомогою ALMA, а синій — ближнє інфрачервоне випромінювання, що спостерігається за допомогою космічних телескопів VISTA та Хаббл. REBELS-12 та REBELS-29 були виявлені як за допомогою ближнього інфрачервоного випромінювання, так і випромінювання від іонізованих атомів вуглецю та пилу. З іншого боку, REBELS-12-2 та REBELS-29-2 не були виявлені у близькому інфрачервоному діапазоні, що свідчить про те, що ці галактики глибоко занурені у пил. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, ESO, Fudamoto et al.

Що найбільше дивує у цьому відкритті, так це те, що нововиявлені галактики, які утворилися понад 13 мільярдів років тому, зовсім не дивні, якщо порівнювати їх з типовими галактиками тієї ж епохи. “Ці нові галактики були пропущені не тому, що вони надзвичайно рідкісні, а лише тому, що вони повністю закриті пилом”, - пояснює Фудамото. Однак у ранньому періоді Всесвіту (менш ніж через 1 мільярд років після Великого Вибуху) такі “запилені” галактики зустрічаються нечасто, що свідчить про те, що поточний перепис ранньоутворених галактик, швидше за все, неповний, та вимагатиме глибших, не основаних на поточних знаннях спостережень. "Цілком можливо, що досі ми пропускали до однієї з кожних п'яти галактик у ранньому Всесвіті", - додає Фудамото.

Дослідники очікують, що безпрецедентні можливості космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) та його сильна синергія з ALMA найближчими роками призведуть до значних успіхів у цій області. "Завершення нашого перепису ранніх галактик з відсутніми на цей час затуманеними пилом галактиками, подібними до тих, які ми знайшли цього разу, буде однією з основних цілей опитувань JWST та ALMA найближчим часом", - каже Паскаль Оеш з Женевського університету.

В цілому, це дослідження є важливим кроком у розкритті того, коли у ранньому Всесвіті почали формуватися перші галактики, що, своєю чергою, допоможе нам зрозуміти, де ми знаходимося сьогодні.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.