Кредитний імідж: ESO
За допомогою ближнього інфрачервоного приладу ISAAC на дуже великому телескопі ESO та ефекту збільшення гравітаційної лінзи команда французьких та швейцарських астрономів [2] виявила кілька слабких галактик, які вважаються найбільш віддаленими відомими.
Подальші спектроскопічні дослідження одного з цих кандидатів дали вагомий привід для того, що зараз є новим рекордсменом - і на сьогоднішній день - найвіддаленішою галактикою, відомою у Всесвіті.
Названа Abell 1835 IR1916, нововиявлена галактика має червоний зміщення 10 [3] і розташована приблизно в 13,230 мільйонів світлових років. Таким чином, це спостерігається в той час, коли Всесвіт мала лише 470 мільйонів років, тобто ледве 3 відсотки від свого теперішнього віку.
Ця первісна галактика виявляється в десять тисяч разів менш масивною, ніж наша Галактика, Чумацький Шлях. Це може бути одним із перших класів об'єктів, які поклали кінець темним вікам Всесвіту.
Це чудове відкриття ілюструє потенціал великих наземних телескопів у ближній інфрачервоній області для дослідження дуже раннього Всесвіту.
Копаючись у минуле
Як і палеонтологи, котрі копають все глибше і глибше, щоб знайти найдавніші останки, астрономи намагаються дивитись все далі і далі, щоб вивчити саму юну Всесвіт. Кінцевий квест? Пошук перших зірок і галактик, що утворилися відразу після Великого вибуху.
Точніше, астрономи намагаються дослідити останні "невідомі території", межу між "Темними століттями" та "Космічним Відродженням".
Невдовзі після Великого вибуху, який, як вважають, відбувся близько 13 700 мільйонів років тому, Всесвіт занурився у темряву. Реліктове випромінювання від споконвічної вогняної кулі було розтягнуто космічним розширенням на більшу довжину хвилі, і досі не було сформовано ні зірок, ні квазарів, які могли б освітлити величезний простір. Всесвіт був холодним і непрозорим місцем. Тому ця похмура епоха досить розумно називається «темними віками».
Через кілька сотень мільйонів років перше покоління зірок, а згодом і перші галактики і квазари, виробляли інтенсивне ультрафіолетове випромінювання, поступово піднімаючи туман над Всесвітом.
Це було кінцем Темних століть, і термін, знову перейнятий з людської історії, іноді називають "Космічним Відродженням".
Астрономи намагаються визначити, коли саме і як саме закінчилося Темне століття. Для цього потрібен пошук найвіддаленіших об'єктів - завдання, яке можуть вирішити лише найбільші телескопи в поєднанні з дуже ретельною стратегією спостереження.
Використання гравітаційного телескопа
З появою телескопів класу 8-10 метрів за останні десятиліття було досягнуто вражаючого прогресу. Дійсно, з тих пір стало можливо детально спостерігати кілька тисяч галактик і квазарів на відстані майже 12 мільярдів світлових років (тобто до червоного зміщення 3 [3]). Іншими словами, астрономи тепер можуть вивчати окремі галактики, їх формування, еволюцію та інші властивості протягом, як правило, 85% минулої історії Всесвіту.
Однак у минулому спостережень за галактиками та квазарами стає мало. В даний час лише жменька дуже слабких галактик спостерігається приблизно від 1200 до 750 мільйонів років після Великого вибуху (червоний зміщення 5-7). Крім того, слабкість цих джерел і те, що їх світло зміщується від оптичного до ближнього інфрачервоного, поки що сильно обмежили дослідження.
Важливий прорив у цьому пошуці якнайшвидшої сформованої галактики досягла команда французьких та швейцарських астрономів [2] за допомогою дуже великого телескопа ESO, оснащеного чутливим до інфрачервоного інструменту ISAAC. Для цього їм довелося поєднувати ефект посилення світла кластера галактик - Гравітаційний телескоп - з потужністю збору світла VLT та відмінними умовами неба, що склалися в Параналі.
Пошук далеких галактик
Полювання на такі слабкі невловимі предмети вимагає особливого підходу.
Перш за все, дуже глибокі зображення скупчення галактик на ім'я Abell 1835 були зроблені за допомогою інфрачервоного приладу ISAAC на VLT. Такі відносно розташовані поблизу масивні скупчення здатні загинати та посилювати світло фонових джерел - явище під назвою Гравітаційне лінзування і передбачуване Ейнштейнською теорією загальної відносності.
Це природне посилення дозволяє астрономам заглянути в галактики, які в іншому випадку були б занадто слабкими, щоб їх не було видно. У випадку нововиявленої галактики світло підсилюється приблизно від 25 до 100 разів! У поєднанні з потужністю VLT, таким чином, можна було зобразити і навіть взяти спектр цієї галактики. Дійсно, природне посилення ефективно збільшує діафрагму VLT з 8,2-м до 40-80 м.
Глибокі ближнього ІЧ-зображення, зроблені з різною довжиною хвилі, дозволили астрономам охарактеризувати властивості кількох тисяч галактик на зображенні та обрати жменю їх як потенційно дуже віддалених галактик. За допомогою отриманих раніше зображень, зроблених на телескопі Канада-Франція-Гаваї (CFHT) на Мауна-Кеа та зображеннях з космічного телескопа Хаббла, було підтверджено, що ці галактики дійсно не бачать в оптиці. Таким чином було розпізнано шість кандидатських високих червоних галактик, світло яких, можливо, випромінювало, коли Всесвіту було менше 700 мільйонів років.
Щоб підтвердити та отримати більш точне визначення відстані однієї з цих галактик, астрономи отримали дискреційний час директора, щоб знову використовувати ISAAC на VLT, але цього разу в його спектроскопічному режимі. Після декількох місяців ретельного аналізу даних астрономи переконані, що виявили слабку, але чітку спектральну особливість у ближній інфрачервоній області. Астрономи стверджують, що ця особливість, безумовно, є емісійною лінією Ліман-альфа, характерною для цих об'єктів. Ця лінія, яка виникає в лабораторії на довжині хвилі 0,116 мкм, тобто в ультрафіолеті, була розтягнута до ближнього інфрачервоного діапазону на 1,34 м, що робить Abell 1835 IR1916 першою галактикою, яка, як відомо, має червоний зсув настільки великі, як 10.
Найбільш далека галактика, відома на сьогоднішній день
Це найсильніший випадок для червоного зміщення, що перевищує поточний спектроскопічно підтверджений запис при z = 6,6, і перший випадок двозначного червоного зміщення. Масштабуючи вік Всесвіту до життя людини (скажімо, 80 років), попередній підтверджений запис показав чотирирічного малюка. За наявними спостереженнями, ми маємо малюнок дитини, коли йому було два з половиною роки.
З зображень цієї галактики, отриманих у різних хвилях, астрономи виводять, що вона переживає період інтенсивного утворення зірок. Але кількість утворених зірок оцінюється як "лише" в 10 мільйонів разів більша за масу Сонця, приблизно в десять тисяч разів менша за масу нашої Галактики, Чумацького Шляху.
Іншими словами, те, що бачать астрономи, - це перший будівельний блок сучасних великих галактик. Цей висновок добре узгоджується з нашим сучасним розумінням процесу утворення галактик, відповідного послідовному нарощуванню великих галактик, що спостерігаються сьогодні завдяки численним злиттям «будівельних блоків», менших і молодших галактик, сформованих у минулому.
Саме ці будівельні блоки, можливо, послужили першими джерелами світла, які підняли туман над Всесвітом і поклали кінець Темним століттям.
Для Roser Pell?, З обсерваторії Midi-Pyr? N? Es (Франція) та спів-керівника команди, "ці спостереження показують, що в умовах відмінного неба, як у Паранальної обсерваторії ESO, і при використанні сильного гравітаційного лінзування, прямі спостереження далеких галактик, близьких до Темного століття, можливо здійснити з найкращими наземними телескопами. "
Інший спів-керівник команди Даніель Шерер з Женевської обсерваторії та університету (Швейцарія) схвильований: "Це відкриття відкриває шлях до майбутніх досліджень перших зірок і галактик раннього Всесвіту".
Більше інформації
Інформація, представлена в цій прес-релізі, ґрунтується на дослідницькій статті в європейському науково-дослідному журналі «Астрономія та астрофізика» (A&A, том 416, сторінка L35; «Спостереження ISAAC / VLT за орендованою галактикою при z = 10,0» Розера Пелла? , Даніель Шерер, Йохан Річард, Жан-Франсуа Ле Боргне та Жан-Поль Кнайб). Він доступний в Інтернеті на веб-сайті EDP.
Додаткові пояснення та зображення доступні на веб-сторінці авторів за адресою http://obswww.unige.ch/sfr та http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Оригінальне джерело: Новини ESO
