V-kosmose.com

Отправьтесь в прошлое, чтобы взглянуть на форму древних галактик

Чем глубже вы всматриваетесь во Вселенную, тем дальше во времени возвращаетесь. Иногда можно копнуть даже слишком глубоко и увидеть «молодые» галактики, напоминающие Млечный Путь, расположенные в 12 миллиардах лет от нас.

Художественная интерпретация предшественника Млечного Пути в ранней Вселенной. Размещен на фоне квазара, сверкающего через «супер-гало» газообразного водорода, окружающего галактику.

Художественная интерпретация предшественника Млечного Пути в ранней Вселенной. Размещен на фоне квазара, сверкающего через «супер-гало» газообразного водорода, окружающего галактику.

Сканируя старые объекты Вселенной, астрономам удается понять, как выглядела наша галактика в юности.

При помощи Атакамской большой решетки миллиметрового диапазона (ALMA) исследователи смогли отыскать «слепки» галактик, подобных нашей, когда их звездообразование только набирало скорость. Тогда Вселенная выросла до 2 миллиардов лет. Так как у света есть скорость, то взгляд вглубь пространства означает, что вы буквально смотрите в прошлое, любуясь галактиками, отдаленными на 12 миллиардов лет от Земли. Современному космосу насчитывается 13.8 миллиардов лет.

Рассматривая две древние галактики в инфракрасных длинах волн, ученые заметили, что в раннем развитии они обладали удлиненными дисками водородного газа, которые значительно превосходили меньшие области звездных образований внутри. Там также увидели вращающиеся газовые и пыльные диски и быстро формирующиеся звезды (до 100 солнечных масс в год).

Чтобы разглядеть галактики ALMA J081740.86+135138.2 и ALMA J120110.26+211756.2, потребовалось использовать свет двух квазаров на заднем плане. Это сверхмассивные черные дыры, окруженные яркими аккреционными дисками. Они считаются центрами активных галактик.

Композиционное изображение молодой галактики, подобной Млечному Пути, удаленной на 12 млрд. световых лет, а также фоновый квазар, расположенный в 12.5 млрд. световых лет.

Композиционное изображение молодой галактики, подобной Млечному Пути, удаленной на 12 млрд. световых лет, а также фоновый квазар, расположенный в 12.5 млрд. световых лет.

Обычно рассмотреть галактики перед квазаром тяжело, потому что квазары очень яркие, а молодая галактика слаба. Но ALMA удалось отследить инфракрасный свет от ионизованного углерода галактик, сияющий сам по себе, а также силуэт водорода в сиянии квазаров. Углерод, излучающий свет на длине волны 158 микрометров (дальняя инфракрасная область), характеризует структуру каждой галактики, а выбросы инфракрасного света из пыли демонстрируют области звездного рождения.

Светящийся углерод также дал подсказки к структуре галактик. Оказалось, что он сместился от газообразного водорода, который первоначально был замечен астрономами. Это означает, что галактические газы простираются далеко от плотной области углерода, показывая, что каждая галактика наделена большим водородным ореолом.

Рассматривая объекты переднего плана, «мы ожидали увидеть слабый выброс прямо над квазаром, а вместо этого заметили яркие галактики на большой удаленности от квазара», – сказал астрофизик Дж. Ксавье Прохаска из Университета Калифорнии (Санта-Крус).

Данные также показали, что молодые галактики уже начали вращаться, а это признак спиральных галактик, вроде Млечного Пути.

Поиски таких ранних галактик начались в 2003 году, когда Прохаска работал над идеей использования спектров квазаров и длины волн света, которые они испускают, чтобы отыскать на переднем плане галактики. Этот метод называют демпфированными системами Лайман-альфа, потому что водородный газ блокирует определенные длины волн света от квазара, открывая присутствие и протяженность газа.

«ALMA помогло решить многолетний спор о формировании галактик», – говорит Крис Карилли, астроном Национальной радиоастрономической обсерватории в Сокорро (Нью-Мексико). – «Оказалось, что у некоторых очень ранних галактик есть ореолы, которые расширены намного больше, чем считалось прежде», – сказал он, добавив, что эти ореолы «могут представлять будущий материал для роста галактики».