Раскрытие галактик из космического рассвета, скрытых за пылью

Ученые случайно обнаружили две галактики, покрытые пылью, которые образовались, когда Вселенной было всего 5% от его нынешнего возраста.

Об этом рассказывают в Университете Васэда (Япония).

Когда астрономы вглядываются в ночное небо, они наблюдают, как выглядела Вселенная очень давно. Поскольку скорость света конечна, изучение наиболее отдаленных наблюдаемых галактик позволяет нам заглядывать на миллиарды лет в прошлое, когда Вселенная была очень молодой, а галактики только начали формировать звезды. Изучение этой "ранней Вселенной" является одним из последних рубежей в астрономии и имеет важное значение для построения точных и последовательных моделей астрофизики. Ключевая цель ученых — выявить все галактики за первые миллиарды лет космической истории и измерить скорость, с которой росли галактики, образуя новые звезды.

В течение последних десятилетий предпринимались различные усилия по наблюдению за далекими галактиками, характерным признаком которых является электромагнитное излучение, обладающее сильным красным смещением (смещено в сторону больших длин волн), прежде чем достигнет Земли. До сих пор наши знания о ранних галактиках преимущественно опирались на наблюдения с помощью космического телескопа Хаббла (HST) и крупных наземных телескопов, исследующих их ультрафиолетовое (УФ) излучения. Однако недавно астрономы начали использовать уникальные возможности телескопа Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA) для изучения далеких галактик на субмиллиметровых длинах волн. Это может быть особенно полезным для изучения запыленных галактик, пропущенных в исследованиях HST из-за поглощения пылью ультрафиолетового излучения. Поскольку ALMA наблюдает за длинами волн субмиллиметрового диапазона, он может выявлять эти галактики, наблюдая вместо этого излучение пыли.

В рамках текущей масштабной программы под названием REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey - Исследование ярких эмиссионных линий эпохи реионизации) астрономы используют ALMA для наблюдения за излучением 40 галактик-мишеней из космического рассвета. Используя этот набор данных, они недавно обнаружили, что регионы вокруг некоторых из этих галактик содержат больше, чем кажется на первый взгляд.

Анализируя данные REBELS от наблюдений за двумя галактиками, д-р Йошинобу Фудамото из Исследовательского научно-технического института Университета Васэда и Национальной астрономической обсерватории Японии заметил сильную эмиссию пыли и одно-ионизированного углерода в местах, значительно удаленных от первоначальных целей. К его удивлению, даже такое высокочувствительное оборудование, как HST, не смогло обнаружить никакого УФ-излучения из этих мест. Чтобы понять эти загадочные сигналы, Фудамото и его коллеги занялись дальнейшими исследованиями.

В своей последней работе, опубликованной в журнале Nature, они представили тщательный анализ, который показал, что эти неожиданные излучения идут от двух ранее неизвестных галактик, расположенных вблизи двух первоначальных целей REBELS. Эти галактики не видны ни в ультрафиолетовом, ни в видимом диапазонах длин волн, поскольку они почти полностью закрыты космической пылью. Одна из них представляет собой самую дальнюю скрытую пылью галактику из обнаруженных до сих пор.

Далекие галактики, изображенные с помощью ALMA, космического телескопа Хаббл и телескопа VISTA Европейской южной обсерватории. Зеленый и оранжевый цвета представляют излучение от ионизированных атомов углерода и пылевых частиц, соответственно, наблюдаемые с помощью ALMA, а синий - ближнее инфракрасное излучение, наблюдаемое с помощью космических телескопов VISTA и Хаббла. REBELS-12 и REBELS-29 были обнаружены как с помощью ближнего инфракрасного излучения, так и излучения от ионизированных атомов углерода и пыли. С другой стороны, REBELS-12-2 и REBELS-29-2 не были обнаружены в ближнем инфракрасном диапазоне, что свидетельствует о том, что эти галактики глубоко погружены в пыль. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, ESO, Fudamoto et al.

Что больше всего удивляет в этом открытии, так это то, что ново выявленные галактики, образовавшиеся более 13 миллиардов лет назад, совсем не странные, если сравнивать их с обычными галактиками той же эпохи. "Эти новые галактики были пропущены не потому, что они чрезвычайно редки, а только потому, что они полностью закрыты пылью", - объясняет Фудамото. Однако в раннем периоде Вселенной (менее 1 миллиарда лет после Большого Взрыва) такие "запыленные" галактики встречаются нечасто, что свидетельствует о том, что текущая перепись рано образованных галактик, скорее всего, неполная, и требует более глубоких, а не основанных на текущих знаниях наблюдений. "Вполне возможно, что до сих пор мы пропускали до одной из каждых пяти галактик в ранней Вселенной", - добавляет Фудамото.

Исследователи ожидают, что беспрецедентные возможности космического телескопа Джеймса Вебба (JWST) и его сильная синергия с ALMA в ближайшие годы приведут к значительным успехам в этой области. "Завершение нашей переписи ранних галактик с отсутствующими в настоящее время затуманенными пылью галактиками, подобными тем, которые мы нашли в этот раз, будет одной из основных целей опросов JWST и ALMA в ближайшее время", - говорит Паскаль Оеш из Женевского университета.

В целом, это исследование является важным шагом в раскрытии того, как в ранней Вселенной начали формироваться первые галактики, что в свою очередь, поможет нам понять, где мы находимся сегодня.

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