В ранней Вселенной обнаружено немало материала для быстрого роста галактик

Считается, что ранняя Вселенная была наполнена водородом, благодаря которому галактики могли очень быстро расти. Теперь этому предположению найдено подтверждение.

Об этом сообщается на сайте проекта HETDEX, передают OstanniPodii.com.

Астрономы, используя данные Эксперимента по исследованию тёмной энергии на телескопе «Гобби-Эберли» (HETDEX), обнаружили десятки тысяч гигантских гало из водородного газа, так называемых «туманностей Лайман-альфа», окружавших галактики 10–12 миллиардов лет назад. Эта эпоха, известная как «Космический полдень», — это период в ранней Вселенной, когда галактики росли быстрее всего. Чтобы стимулировать этот рост, им был бы нужен доступ к огромным запасам водородного газа — ключевого строительного материала для звезд. Однако до недавнего времени астрономами было обнаружено лишь несколько таких важных структур.

Новое исследование, опубликованное в «The Astrophysical Journal», увеличило известное количество гало из водородного газа в десять раз: с примерно 3 000 до более 33 000. Это подтверждает предположение, что они не являются космической редкостью. Исследование также расширяет диапазон известных размеров, предоставляя астрономам более репрезентативную выборку для изучения, поскольку они продолжают выяснять происхождение и эволюцию первых галактик.

«Мы анализировали одно и то же небольшое количество объектов в течение последних примерно 20 лет», — сказала Эрин Ментуч Купер, менеджер по данным HETDEX и ведущая авторка исследования. «HETDEX позволяет нам находить гораздо больше таких гало и измерять их формы и размеры. Это действительно позволило нам создать удивительно статистический каталог».

Водородный газ, как известно, трудно обнаружить, поскольку он не излучает собственного света. Однако, если он находится вблизи объекта, излучающего много энергии — скажем, галактики или группы галактик, наполненных звездами, излучающими ультрафиолет, — эта энергия может заставить водород светиться. Чтобы обнаружить это, нужно посвятить много времени работе с точными приборами, которые часто заняты другими исследователями.

Хотя предыдущие астрономические обзоры обнаружили некоторые из этих гало, их приборы могли улавливать только самые яркие, самые экстремальные примеры. А целевые наблюдения ранних галактик обычно настолько увеличены, что они отсекают все галло, кроме самых маленьких. В результате все, что находится между этими крошечными объектами и большими гигантами, оставалось невидимым.

Наблюдения HETDEX начинают заполнять этот пробел. Используя телескоп «Гобби-Эберли» в обсерватории Макдональда, проект составляет карту расположения более миллиона галактик в стремлении понять темную энергию. «Мы собрали почти полпетабайта данных не только об этих галактиках, но и о регионах между ними», — сказал Карл Гебхардт, главный исследователь HETDEX, заведующий кафедрой астрономии Техасского университета в Остине и соавтор исследования. «Наши наблюдения охватывают участок неба размером более 2000 полных Лун. Масштаб огромен и беспрецедентен».

«Телескоп Гобби-Эберли — один из крупнейших в мире», — добавил Дастин Дэвис, докторант Техасского университета в Остине, научный сотрудник HETDEX и соавтор исследования. «А прибор, который использует HETDEX, генерирует 100 000 спектров во время каждого наблюдения. Таким образом, у нас есть огромные объемы данных, и нас ждут всевозможные интересные, забавные и удивительные вещи, которые мы можем открыть».

Диаметр недавно обнаруженных гало составляет от десятков до сотен тысяч световых лет. Некоторые из них имеют простую форму облака в виде мяча для (американского) футбола, окружающего одну галактику. Другие — это раскидистые, нерегулярные пятна, содержащие несколько галактик. «Это самые интересные из них», — сказала Ментуч Купер. «Они похожи на гигантских амеб с щупальцами, простирающимися в космос».

Чтобы их найти, команда отобрала 70 000 самых ярких из более чем 1,6 миллиона ранних галактик, которые на сегодняшний день были идентифицированы с помощью HETDEX. С помощью суперкомпьютеров в Техасском центре передовых вычислений они проверили, сколько из них имеют признаки окружающего гало: компактную центральную область из водорода и более тонкое облако, простирающееся за ее пределы.

Почти половина из них имела такие признаки. Более того, эта доля, вероятно, занижена, пояснила Ментуч Купер. «Мы подозреваем, что самые слабые системы просто не достаточно яркие, чтобы полностью раскрыть, насколько они велики».

Команда надеется, что их открытие поможет другим исследователям изучать раннюю Вселенную: как развивались её структуры, распределение вещества, движение объектов и т. д. С 33 тысячами гало для исследования проблема больше не будет заключаться в том, где их найти, а в том, какое из них выбрать.

«Существуют различные модели галактик этой эпохи, которые в основном работают и кажутся логичными, но в них есть пробелы и недостатки», — пояснил Дэвис. «Теперь мы можем сосредоточиться на отдельных галло и более подробно рассмотреть физику и механику происходящего. А затем мы сможем исправить или отбросить модели и попробовать еще раз».

• Галактики
• Звездообразование в галактиках