У ранньому Всесвіті виявлено чимало матеріалу для швидкого зростання галактик

Вважається, що ранній Всесвіт був наповнений воднем, за рахунок якого галактики могли дуже швидко зростати. Тепер цьому припущенню знайдено підтвердження.

Про це повідомляється на сайті проєкту HETDEX, передають OstanniPodii.com.

Астрономи, використовуючи дані Експерименту з дослідження темної енергії на телескопі «Гоббі-Еберлі» (HETDEX), виявили десятки тисяч гігантських гало з водневого газу, так званих «туманностей Лайман-альфа», що оточували галактики 10–12 мільярдів років тому. Ця епоха, відома як «Космічний полудень», — це період у ранньому Всесвіті, коли галактики зростали найшвидше. Щоб стимулювати це зростання, їм був би потрібен доступ до величезних запасів водневого газу — ключового будівельного матеріалу для зірок. Однак донедавна астрономами було знайдено лише кілька таких важливих структур.

Нове дослідження, опубліковане в «The Astrophysical Journal», збільшило відому кількість гало з водневого газу вдесятеро: з приблизно 3 000 до понад 33 000. Це підтверджує припущення, що вони не є космічною рідкістю. Дослідження також розширює діапазон відомих розмірів, надаючи астрономам більш репрезентативну вибірку для вивчення, оскільки вони продовжують з’ясовувати походження та еволюцію перших галактик.

«Ми аналізували ту саму невелику кількість об’єктів протягом останніх приблизно 20 років», — сказала Ерін Ментуч Купер, менеджерка даних HETDEX та головна авторка дослідження. «HETDEX дозволяє нам знаходити набагато більше таких гало та вимірювати їхні форми й розміри. Це справді дозволило нам створити дивовижно статистичний каталог».

Водневий газ, як відомо, важко виявити, оскільки він не випромінює власного світла. Однак, якщо він знаходиться поблизу об’єкта, що випромінює багато енергії — скажімо, галактики або групи галактик, наповнених зорями, що випромінюють ультрафіолет, — ця енергія може змусити водень світитися. Щоб виявити це, потрібно присвятити багато часу роботі з точними приладами, які часто зайняті іншими дослідниками.

Хоча попередні астрономічні огляди виявили деякі з цих гало, їхні прилади могли вловлювати лише найяскравіші, найекстремальніші приклади. А цільові спостереження ранніх галактик зазвичай настільки збільшені, що вони відсікають усі гало, крім найменших. Як результат, все, що знаходиться між цими крихітками та великими гігантами, залишалося невидимим.

Спостереження HETDEX починають заповнювати цю прогалину. Використовуючи телескоп «Гоббі-Еберлі» в обсерваторії Макдональда, проєкт складає карту розташування понад мільйона галактик у прагненні зрозуміти темну енергію. «Ми зібрали майже пів петабайта даних не тільки про ці галактики, але й про регіони між ними», — сказав Карл Гебхардт, головний дослідник HETDEX, голова кафедри астрономії Техаського університету в Остіні та співавтор дослідження. «Наші спостереження охоплюють ділянку неба розміром понад 2000 повних Місяців. Масштаб є величезним і безпрецедентним».

«Телескоп Гоббі-Еберлі — один з найбільших у світі», — додав Дастін Девіс, докторант Техаського університету в Остіні, науковець HETDEX та співавтор дослідження. «А прилад, який використовує HETDEX, генерує 100 000 спектрів під час кожного спостереження. Отже, ми маємо величезні обсяги даних, і на нас чекають усілякі цікаві, веселі та дивні речі, які ми можемо відкрити».

Діаметр нещодавно виявлених гало становить від десятків до сотень тисяч світлових років. Деякі з них мають просту форму хмари у вигляді м’яча для (американського) футболу, що оточує одну галактику. Інші — це розлогі, нерегулярні плями, що містять кілька галактик. «Це найцікавіші з них», — сказала Ментуч Купер. «Вони схожі на гігантських амеб із щупальцями, що простягаються у космос».

Щоб їх знайти, команда відібрала 70 000 найяскравіших із понад 1,6 мільйона ранніх галактик, які на сьогодні було ідентифіковано за допомогою HETDEX. За допомогою суперкомп’ютерів у Техаському центрі передових обчислень вони перевірили, скільки з них мають ознаки навколишнього гало: компактну центральну область з водню та тоншу хмару, що простягається за її межі.

Майже половина з них мала такі ознаки. Щобільше, ця частка, ймовірно, є заниженою, пояснила Ментуч Купер. «Ми підозрюємо, що найслабкіші системи просто не є достатньо яскравими, щоб повністю розкрити, наскільки вони великі».

Команда сподівається, що їхнє відкриття допоможе іншим досліджувати ранній Всесвіт: як еволюціонували його структури, розподіл речовини, рух об’єктів тощо. З 33 тисяч гало для дослідження проблема більше не полягатиме в тому, де їх знайти, а в тому, яке з них вибрати.

«Існують різні моделі галактик цієї епохи, які в основному працюють і здаються логічними, але в них є прогалини та недоліки», — пояснив Девіс. «Тепер ми можемо зосередитися на окремих гало та детальніше розглянути фізику й механіку того, що відбувається. А потім ми зможемо виправити або відкинути моделі й спробувати ще раз».