Виявлено ознаки води в далекій-далекій галактиці

Виявлено воду у наймасивнішій галактиці раннього Всесвіту, згідно з новими спостереженнями за допомогою Атакамського великого міліметрового/субміліметрового масиву (ALMA).

Про це розповідають у Національній радіоастрономічній обсерваторії США.

Вчені знайшли H20 разом з монооксидом вуглецю (CO) у галактиці, яка розташована на відстані майже 12,88 мільярда світлових років від Землі. Виявлення цих двох молекул у великій кількості свідчить про те, що молекулярний Всесвіт став формуватися згодом після того, як ці елементи були викувані в ранніх зорях.

Нове дослідження являє собою найбільш детальне на сьогодні вивчення вмісту молекулярного газу в галактиці раннього Всесвіту та найвіддаленіше виявлення H20 у звичайній зореутворювальній галактиці.

Дослідження було опубліковано в The Astrophysical Journal.

Об′єкт SPT0311-58, в якому знаходиться досліджувана галактика, складається з двох галактик, і вперше був помічений вченими ALMA у 2017 році в його місцезнаходженні, або в часі, що зветься Епохою реіонізації. Ця епоха припала на ті часи, коли Всесвіту було всього 780 мільйонів років — приблизно 5 відсотків його теперішнього віку — і коли народжувалися перші зорі та галактики.

Вчені вважають, що ці дві галактики можуть перебувати у процесі злиття, і що їхнє швидке зореутворення не лише витрачає газ або паливо на зореутворення, але й що у кінцевому підсумку може перетворити пару в масивні еліптичні галактики, подібні до тих, що спостерігаються в локальному Всесвіті.

«Використовуючи спостереження ALMA високої роздільної здатності за молекулярним газом у парі галактик, відомих як SPT0311-58, ми виявили як воду, так і молекули монооксиду вуглецю в більшій із двох галактик. Кисень та вуглець, зокрема, є елементами першого покоління, а в молекулярних формах моноокису вуглецю та води вони мають вирішальне значення для життя, яким ми його знаємо», — сказав Шрівані Яругула, астроном з Університету Іллінойсу та головний дослідник нової роботи.

«Ця галактика є найбільш масивною галактикою, відомою на цей час з великим червоним зміщенням, або в той час, коли Всесвіт був ще дуже молодим. У ній більше газу й пилу в порівнянні з іншими галактиками раннього Всесвіту, що дає нам багато потенційних можливостей для спостереження молекул та кращого розуміння, як ці життєстворювальні елементи вплинули на розвиток раннього Всесвіту».

Ці наукові зображення показують молекулярні лінії та пиловий континуум, які видимі у спостереженнях ALMA за парою ранніх масивних галактик, відомих як SPT0311-58. Ліворуч: складене зображення, що поєднує континуум пилу з молекулярними лініями для H20 та CO. Праворуч: пиловий континуум у червоному кольорі (зверху), молекулярна лінія для H20 показана синім (2-а зверху), молекулярні переходи для монооксиду вуглецю, CO(6-5) показано фіолетовим (посередині), CO(7-6) показано пурпуровим (другий знизу), а CO(10-9) показано рожевим і темно-синім (знизу). Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)

Вода, зокрема, є третьою за поширеністю молекулою у Всесвіті після молекулярного водню та монооксиду вуглецю.

Попередні дослідження галактик у локальному та ранньому Всесвіті виявили кореляцію емісії води та емісії пилу у дальньому інфрачервоному діапазоні.

«Пил поглинає ультрафіолетове випромінювання від зірок у галактиці та повторно випромінює його у вигляді фотонів дальнього інфрачервоного діапазону», — сказав Яругула.

«Це призводить до подальшого збудження молекул води, у результаті чого виникає емісія води, яку вчені можуть спостерігати. У цьому випадку це допомогло нам виявити емісію води в цій масивній галактиці. Ця кореляція може бути використана для застосування води у якості трасера зореутворення, що потім можна було б застосувати до галактик у космологічному масштабі».

Вивчення перших галактик, що утворилися у Всесвіті, допомагає вченим краще зрозуміти народження, зростання та еволюцію Всесвіту та всього, що в ньому знаходиться, включаючи Сонячну систему та Землю.

«Ранні галактики формують зорі зі швидкістю у тисячі разів більшою від Чумацького Шляху», - каже Яругула. «Вивчення вмісту газу й пилу в цих ранніх галактиках інформує нас про їх властивості, наприклад, кількість утворюваних зірок, швидкість перетворення газу на зорі, як галактики взаємодіють одна з одною та з міжзоряним середовищем тощо».

За словами Яругули, ще багато чого належить дізнатися про SPT0311-58 та галактики раннього Всесвіту. «Це дослідження не тільки дає відповіді про те, де та як далеко може існувати вода у Всесвіті, але й породило велике питання: як так багато газу та пилу зібралося, щоб утворити зорі та галактики на такому ранньому етапі Всесвіту? Відповідь потребує подальшого вивчення цих та подібних зореутворювальних галактик для кращого розуміння структурного формування та еволюції раннього Всесвіту».

«Цей захопливий результат, який демонструє силу ALMA, поповнює колекцію спостережень раннього Всесвіту», — сказав Джо Пеше, астрофізик і директор програми ALMA в Національному науковому фонді. «Ці молекули, важливі для життя на Землі, формуються так швидко, як тільки можуть, і їх спостереження дають нам уявлення про фундаментальні процеси Всесвіту, що дуже відрізняється від сучасного».

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