Рождение монстров

Телескоп ESO VISTA для обзора неба обнаружил группу ранее неизвестных галактик, которые существовали, когда Вселенная была в зачаточном состоянии. Открывая и изучая больше таких галактик, чем когда-либо прежде, астрономы определили, когда впервые появились такие чудовищные галактики.

Подсчет количества галактик на участке неба — это способ для астрономов проверить теории о формировании и эволюции галактик. Однако такая простая задача усложняется по мере того, как ученые пытаются сосчитать более далекие и тусклые галактики. Дальнейшие осложнения заключаются в том, что самые яркие и самые ранние галактики, которые можно наблюдать, — самые массивные галактики во Вселенной — встречаются тем реже, чем дальше астрономы заглядывают в прошлое Вселенной, и тем труднее найти более многочисленные слабые галактики.

Группа астрономов во главе с Кариной Капути из Астрономического института Каптейн при Гронингенском университете обнаружила множество далеких галактик, которые ускользали от предыдущих исследований. Ученые использовали изображения из обзора UltraVISTA , одного из шести проектов, использующих телескоп VISTA для исследования неба в ближнем инфракрасном диапазоне. Они составили список слабых галактик, когда Вселенной было от 0,75 до 2,1 миллиарда лет.

С декабря 2009 года UltraVISTA снимает один и тот же участок неба размером почти с четыре лунных лика. Это самый большой участок неба, сфотографированный так глубоко в инфракрасном диапазоне. Исследователи объединили наблюдения UltraVISTA с данными космического телескопа NASA Spitzer , который смотрит в космос на еще более длинных волнах в среднем инфракрасном диапазоне [1] .

«Мы обнаружили 574 новых массивных галактики — самая большая выборка таких скрытых галактик в ранней Вселенной», — объясняет Карина Капути. «Их исследование позволяет нам ответить на простой, но важный вопрос: когда впервые появились массивные галактики?»

Изображения космоса в ближнем инфракрасном диапазоне позволили астрономам увидеть объекты, затененные пылью и чрезвычайно далекие [2] , созданные, когда Вселенная была в зачаточном состоянии.

Команда обнаружила увеличение числа этих типов галактик за очень короткий период времени. Большая часть массивных галактик [3] , которые мы сейчас видим вокруг себя в соседней Вселенной, образовались уже через три миллиарда лет после Большого взрыва.

«Мы не нашли доказательств того, что эти массивные галактики существовали раньше, чем примерно через миллиард лет после Большого взрыва, поэтому мы уверены, что первые объекты этого типа должны были сформироваться именно в это время», — резюмировал Генри Джой Маккракен, соавтор исследования. бумага [4] .

Более того, астрономы обнаружили, что массивные галактики встречаются чаще, чем считалось ранее. До сих пор скрытые галактики составляют половину от общего числа массивных галактик во Вселенной между 1,1 и 1,5 миллиардами лет [5] . Новые результаты противоречат текущим моделям эволюции галактик в ранней Вселенной, которые не предсказывают существование каких-либо чудовищных галактик в столь ранние времена.

Еще больше усложняет ситуацию то, что если в ранней Вселенной массивные галактики оказались неожиданно более запыленными, чем считают астрономы, то даже UltraVISTA не сможет их обнаружить. Если это так, то нынешняя картина числа галактик, образовавшихся в ранней Вселенной, может потребовать серьезного пересмотра.

Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка (ALMA) также будет искать такие «пыльные» галактики. Если они будут найдены, они послужат целями для строящегося ESO Европейского сверхбольшого телескопа (E-ELT) диаметром 39 метров. Телескоп E-ELT сможет получить точные наблюдения за некоторыми из первых галактик.

Примечания

[1] Телескоп VISTA проводил наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн 0,77–2,15 мкм, а телескоп Spitzer проводил наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне 3,6 и 4,5 мкм.

[2] Расширение Вселенной означает, что чем дальше находится галактика, тем быстрее она убегает от наблюдателя на Земле. Это растяжение приводит к тому, что свет от таких далеких объектов смещается в красную сторону спектра, а это означает, что для регистрации света от этих типов галактик необходимы наблюдения в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне.

[3] В этом контексте «массивная» означает более 50 миллиардов масс Солнца. Суммарная масса звезд Млечного Пути также близка к этому размеру.

[4] Команда не обнаружила никаких признаков массивных галактик, кроме красного смещения z = 6, что соответствует времени менее 0,9 миллиарда лет после Большого взрыва.

[5] Это соответствует красному смещению от z = 5 до z = 4.

Состав исследовательской группы: Карина И. Капути (Каптейн Астрономический институт, Гронингенский университет, Нидерланды), Оливье Ильберт (Марсельская астрофизическая лаборатория, Экс-Марсельский университет, Франция), Клотильда Лаигль (Парижский астрофизический институт). , Франция) , Генри Дж. Маккракен (Парижский астрофизический институт, Франция), Оливье Ле Февр (Марсельская астрофизическая лаборатория, Экс-Марсельский университет, Франция), Йохан Финбо (Центр темной космологии, Институт Нильса Бора, Копенгаген , Дания), Бо Мильванг-Йенсен (Центр темной космологии), Питер Капак (Научный центр Спитцера НАСА/Лаборатории реактивного движения, Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния, США), Мара Сальвато (Институт внегалактической физики им. Макса Планка, Гархинг, Германия) ) и Йошиаки Танигути (Исследовательский центр космической и космической эволюции, Университет Эхимэ, Япония).