Кредитна графіка: PPARC
Досі астрономи не змогли знайти багато даних про те, що сталося на ранній фазі еволюції Всесвіту, коли вважалося, що зірки утворилися. Але нові дослідження, проведені астрономами за допомогою обсерваторії Близнюків у Чилі, виявили кілька галактик 8–11 мільярдів років тому, які більш повно сформовані, ніж очікувалося. Вони думали, що побачать протогалактики, що врізаються одна в одну, але натомість знайшли дуже зрілі галактики. Можливо, чорні діри були набагато поширенішими у ранньому Всесвіті і слугували якорями для швидкого формування галактик.
До цих пір астрономи були майже сліпими, оглядаючись у часі, щоб оглянути епоху, коли, як очікується, сформувалося більшість зірок у Всесвіті. Ця критична космологічна сліпа пляма була усунена командою, в тому числі вченим з Великобританії, за допомогою Північного телескопа Фредеріка К. Гіллетта Гіллетта Близнюків, який показав, що багато галактики в молодому Всесвіті не ведуть себе так, як очікувалося десь 8-11 млрд років тому.
Несподіванка: ці галактики здаються більш повноцінно сформованими та зрілими, ніж очікувалося на цьому ранньому етапі еволюції Всесвіту. Ця знахідка схожа на вчителя, який заходить до аудиторії, очікуючи привітати кімнату, повну непослушних підлітків та знайти доглянуту молоду людину.
"Теорія говорить нам, що в цю епоху повинні домінувати маленькі галактики, що розбиваються разом", - сказав доктор Роберто Абрахам (Університет Торонто), який є головним слідчим групи, яка проводить спостереження в Близнюках. «Ми бачимо, що велика частка зірок у Всесвіті вже існує, коли Всесвіт була зовсім молодою, що не повинно бути так. Цей огляд назад у часі доволі чітко показує, що нам потрібно переосмислити те, що сталося під час цієї ранньої епохи галактичної еволюції. Теоретикам, безумовно, є що покусати! "
Результати були оголошені сьогодні на 203-му засіданні Американського астрономічного товариства в Атланті, штат Джорджія. Ці дані незабаром будуть оприлюднені для всього астрономічного співтовариства для подальшого аналізу, і чотири статті вже наближаються до публікації в журналах The Astrophysical Journal і The Astronomical Journal.
Д-р Ізобель Гук, лідер британської групи підтримки Близнюків, що базується в Оксфордському університеті, є членом багатонаціональної групи глибокого обстеження Близнюків (GDDS), яка проводила розслідування. Вона пояснює, як працює ця техніка. Команда застосувала спеціальну техніку для захоплення найменшого галактичного світла, коли-небудь розчленованого на веселку кольорів, що називається спектром. Всього було зібрано спектри з понад 300 галактик, більшість з яких знаходяться в межах, що називається "Пустеля Червоних Зсувів", відносно недослідженого періоду Всесвіту, що спостерігається телескопами, що оглядаються до епохи, коли Всесвіту було лише 3-6 мільярдів років старий.
Вона додає: Ці спектри являють собою найповніший зразок, який коли-небудь отримували галактики в пустелі Червона зміна. Отримуючи велику кількість даних з чотирьох широко відокремлених полів, це опитування дає статистичну основу для висновків, які підозрювались за минулими спостереженнями, зробленими космічним телескопом Хаббл, обсерваторією Кек, телескопом Subaru та дуже великим телескопом протягом останнього десятиліття.
Вивчення слабких галактик у цю епоху, коли Всесвіту було лише 20-40% від її нинішньої епохи, є астрономами грізний виклик, навіть коли використовується потужність збору світла дуже великого телескопа, як Близнюки Північ, з 8-метровим дзеркалом. Усі попередні дослідження галактик у цій царині були зосереджені на галактиках, де відбувається інтенсивне утворення зірок, що полегшує отримання спектрів, але дає упереджений зразок. GDDS змогла вибрати більш репрезентативний зразок, включаючи галактики, у яких є найбільш зіркові, нормальніші та більш масивні галактики, які вимагають спеціальних прийомів, щоб прилаштувати спектр від їх тьмяного світла.
«Дані Близнюків - це найповніше опитування, яке коли-небудь робилося, і охоплювало основну частину галактик, що представляють умови раннього Всесвіту. Це масивні галактики, які насправді важче вивчити через брак енергетичного світла від утворення зірок. Ці високорозвинені галактики, чиї зоряні молоді роки насправді давно вже не існують, але є ", - сказав співголовний слідчий доктор Карл Глазбрук (Університет Джона Хопкінса).
Астрономам, які намагаються зрозуміти це питання, можливо, доведеться поставити все на стіл. "Незрозуміло, чи потрібно нам виправити існуючі моделі або розробити нову, щоб зрозуміти цю знахідку", - сказав третій співголова слідчого, доктор Патрік Маккарті (Обсерваторії інституту Карнегі). "З спектрів Близнюків цілком очевидно, що це дійсно дуже зрілі галактики, і ми не бачимо наслідків затемнення пилу. Очевидно, є деякі основні аспекти раннього життя галактик, які ми просто не розуміємо. Можливо навіть, що чорні діри, можливо, були набагато всюдисущими, ніж ми думали в ранньому Всесвіті, і грали більшу роль у висіванні раннього утворення Галактики ».
Напевно, домінуюча теорія еволюції галактик постулює, що в популяції галактик на цій ранній стадії повинні були домінувати еволюційні будівельні блоки. Вдало названа Ієрархічною моделлю, вона передбачає, що нормальні великі галактики, як ті, що вивчаються в цій роботі, ще не існували б і натомість формувались би з місцевих вуликів діяльності, де зростали великі галактики. GDDS виявляє, що це може бути не так.
Спектри цього дослідження також використовувались для визначення забруднення міжзоряного газу важкими елементами (звані "металами"), що утворюються зірками. Це ключовий показник історії еволюції зоряних галактик. Сандра Савальо (Університет Джона Хопкінса), яка вивчала цей аспект дослідження, сказала: «На нашу інтерпретацію Всесвіту сильно впливає те, як ми його спостерігаємо. Оскільки GDDS спостерігали дуже слабкі галактики, ми могли виявити міжзоряний газ, навіть якщо його частково затьмарили присутність пилу. Вивчаючи хімічний склад міжзоряного газу, ми виявили, що галактики в нашому опитуванні більш багаті металами, ніж очікувалося ».
Кальтеновий астроном, доктор Річард Елліс, прокоментував: «Глибоке глибоке обстеження Близнюків - це дуже вагоме досягнення як технічно, так і науково. Дослідження дало новий цінний перепис галактик протягом ключового періоду космічної історії, який важко було вивчити дотепер, особливо для спокійного компонента населення галактики. "
Проведення спостережень у пустелі Redshift за останні десятиліття засмутило сучасних астрономів. У той час як астрономи знають, що в пустелі Червона зміна повинно існувати велика кількість галактик, це лише "пустеля", оскільки ми не могли отримати хороші спектри з багатьох з них. Проблема полягає в тому, що ключові спектроскопічні особливості, використовувані для дослідження цих галактик, були змінені внаслідок розширення Всесвіту на частину оптичного спектру, що відповідає слабкому, природному, затемненому світінню в нічній атмосфері Землі.
Щоб подолати цю проблему, на телескопі Близнюки була використана складна техніка під назвою «Нагадування і перемішання». «Техніка« Нод і перемішання »дозволяє нам позбутися слабкого природного сяйва нічного неба, щоб розкрити слабкі спектри галактик під ним. Ці галактики більш ніж в 300 разів слабкіші, ніж це сяйво неба », - пояснює доктор Кеті Рот, астроном Близнюків, який також був частиною команди та отримав багато даних. "Це виявилося надзвичайно ефективним способом радикального зниження рівня" шуму "або забруднення, які виявляються в сигналі від електронного детектора світла".
Кожне спостереження тривало еквівалентно приблизно 30 годин і виробляло майже 100 спектрів одночасно. На весь проект було потрібно понад 120 загальних годин телескопа. "Це багато цінного часу на небі, але коли ви вважаєте, що це дозволило нам допомогти заповнити вирішальний 20% пробіл у нашому розумінні Всесвіту, це був час, який було витрачено добре", - додає доктор Глазбрук, який розробляв використання Нод і перемішання з Джоссом Хотором для слабких спостережень галактики, перебуваючи в Англо-Австралійській обсерваторії кілька років тому.
Попередні дослідження в пустелі Redshift були зосереджені на галактиках, які не обов'язково репрезентували основні системи. Для цього дослідження галактики були ретельно відібрані на основі даних інфрачервоного обстеження в Лас-Кампані, щоб переконатись, що сильні ультрафіолетові випромінювальні галактики, що випромінюють, не перебирали. "Це дослідження унікальне тим, що нам вдалося вивчити червоний кінець спектру, і це говорить нам про століття старих зірок", - говорить доктор Абрахам. «Ми здійснили неймовірно довгі експозиції з Geminia приблизно в десять разів довше, ніж типові експозиції. Це давайте розглянемо набагато слабкіші галактики, ніж зазвичай, і зосередимось на основній масі зірок, а не лише на кричущих молодих. Це нам набагато простіше розібратися, як розвиваються галактики. Ми більше не здогадуємося про це, вивчаючи молоді об’єкти і припускаючи, що старі об’єкти не сприяють історії еволюції галактики. Виявляється, там багато старих галактик, але їх дуже важко знайти ».
Оригінальне джерело: PPARC News Release
