На ALMA и VLT наблюдалось звездообразование, происходившее спустя всего 250 миллионов лет после Большого Взрыва

По данным наблюдений на телескопах ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и VLT (ESO Very Large Telescope), астрономы установили, что звездообразование в очень удаленной галактике MACS1149-JD1 началось на неожиданно ранней стадии, спустя всего 250 миллионов лет после Большого Взрыва. Эти наблюдения дают самое раннее по шкале возраста Вселенной обнаружение кислорода, а наблюдавшаяся галактика оказалась самой далекой из всех, когда-либо зарегистрированных на ALMA и VLT. Работа публикуется в журнале Nature 17 мая 2018 г.

Международная группа астрономов наблюдала на телескопе ALMA удаленную галактику MACS1149-JD1 и обнаружила очень слабое свечение ионизованного кислорода. Вследствие расширения Вселенной длина волны этого изначально инфракрасного излучения за время его путешествия в пространстве увеличилась более, чем в десять раз. По красному смещению ученые заключили, что принятый сигнал был испущен 13.3 миллиардов лет назад, или спустя всего 500 миллионов лет после Большого Взрыва. Это наибольшее расстояние, на котором когда-либо регистрировался кислород [1], и его присутствие показывает, что в этой галактике должны существовать и более ранние поколения звезд.

“Я был потрясен, когда мы получили на ALMA сигнал в линии кислорода с такого расстояния”,— говорит Такуя Хашимото (Takuya Hashimoto), ведущий автор новой статьи, сотрудник университета Саньо в Осаке (Osaka Sangyo University) и Национальной астрономической обсерватории Японии. “Это открытие раздвигает границы наблюдаемой Вселенной”.

Вдобавок к излучению кислорода, зарегистрированному на ALMA, более слабая водородная эмиссия была замечена на Очень Большом Телескопе ESO (VLT). Расстояние до галактики, определенное по этим наблюдениям, согласуется с тем, которое было получено по линии кислорода. Таким образом, MACS1149-JD1 оказывается самой далекой галактикой с надежно определенным расстоянием, и вообще самой далекой галактикой, когда-либо наблюдавшейся на ALMA или VLT.

“Мы видим эту галактику в эпоху, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет – и оказывается, что в это время она уже была населена зрелыми звездами”, — объясняет Николя Лапорт (Nicolas Laporte), исследователь из UCL – Университетского Колледжа в Лондоне (University College London, UK), второй автор статьи. “Поэтому мы можем использовать эту галактику для зондирования более раннего, полностью неизвестного периода космической истории”.

В течение некоторого времени после Большого Взрыва во Вселенной не было кислорода: он появился в результате процессов синтеза в недрах первых звезд, и потом, когда они умирали, рассеивался в пространстве. Регистрация кислорода в MACS1149-JD1 показывает, что всего через 500 миллионов лет после начала Вселенной эти ранние поколения звезд уже сформировались и успели произвести достаточно много кислорода.

Но когда же происходило образование этих ранних звезд? Чтобы выяснить это, исследователи реконструировали раннюю историю MACS1149-JD1 по инфракрасным данным, полученным с Космическим Телескопом Хаббла NASA/ESA и Космическим Телескопом Спитцера NASA. Они обнаружили, что наблюдаемую яркость галактики хорошо объясняет модель, в соответствии с которой начало звездообразования относится к эпохе спустя всего 250 миллионов лет после начала Вселенной [2].

Зрелый возраст звезд в MACS1149-JD1 вызывает вопрос: когда из полной тьмы возникли первые галактики? Астрономы придумали для этой эпохи романтическое название “космический рассвет”. Установив возраст MACS1149-JD1, группа сумела убедительно продемонстрировать, что галактики существовали задолго до той эпохи, на которой мы способны сейчас их регистрировать.

Ричард Эллис (Richard Ellis), старший астроном UCL и соавтор статьи, заключает: “Определение времени «космического рассвета» — «Святой Грааль» космологии и теории образования галактик. Новые наблюдения MACS1149-JD1 приближают нас к прямым наблюдениям образования первых звезд! И, так как мы и сами состоим из преобразованного звездного вещества, это по сути значит, что мы приближаемся к разгадке нашего собственного происхождения”.

Примечания
[1] На телескопе ALMA несколько раз устанавливался рекорд регистрации самых далеких источников излучения в линиях кислорода. В 2016 Акио Иноуэ (Akio Inoue) из Университета Саньо в Осаке и его коллеги наблюдали на ALMA эмиссию кислорода, испущенную 13.1 миллиардов лет назад. Через несколько месяцев после этого Николя Лапорт из Университетского Колледжа в Лондоне зарегистрировал на ALMA линии кислорода на расстоянии, соответствующем эпохе 13.2 миллиарда лет назад. Теперь эти два коллектива ученых объединили усилия и установили новый рекорд расстояния на красном смещении 9.1.

[2] Это соответствует красному смещению около 15.

www.eso.org/pub…

Твоим друзьям это понравится!