"Найдальша галактика, яку ще бачили!" Хіба ми цього не чули раніше? (Дивіться, наприклад, тут і тут.) Хоча це правда, що астрономи продовжують відштовхуватися в часі за допомогою кращих інструментів, є фундаментальні проблеми як у спостереженні, так і вимірюванні відстаней до найдавніших галактик у космосі.
Ось чому це нове спостереження за галактикою, що сформувалася приблизно через 700 мільйонів років після Великого вибуху, є важливою. У той час як були визначені десятки галактик, що сформувалися в ту епоху, астрономи вимірювали лише точні відстані для п'яти з них. Ця галактика відзначає шосту, і вона є найдальшою з груп. Можливо, навіть важливіше, ніж вимірювання відстані, дослідники визначили, що ця галактика породила нових зірок у понад 100 разів більше, ніж сьогодні Чумацький Шлях. Це вказує на те, що ранні галактики, можливо, були більш агресивними з утворенням зірок, ніж вважали раніше.
Новий документ, опублікований в Природа (попередження про платню стін) описує вимірювання червоного зміщення галактики, виявленої в Космічному складі Близького інфрачервоного глибокого позагалактичного обстеження спадщини (CANDELS), яке використовує інфрачервоний спектрограф на телескопі Кека на Гаваях. Через цю велику відстань космічний телескоп Хаббла не бачить галактики в її оптичних діапазонах, але він є яскравим джерелом інфрачервоного зв'язку, як для Хаббла, так і для космічного телескопа Шпіцера. Якщо пригадати, Redshift - це міра того, як швидко галактика здається віддаляється від нас, коли Всесвіт розширюється; чим вище червоний зсув, тим далі ця галактика - і тому тим довше вона випромінювала світло, яке ми бачимо. У міру зростання Всесвіту воно пропорційно розтягує довжину хвилі світла. Таким чином, видиме світло або навіть ультрафіолетове випромінювання, поширене у зірках, переноситься в інфрачервону частину спектра.
У цьому випадку астрономи виміряли червоний зсув галактики z8_GND_5296 (для вас пам’ятне ім’я) 7,51, що означає приблизно 13 мільярдів світлових років. Вони визначили це число, вимірявши викиди лімана альфа (Ly α) від газу водню, що є і дуже поширеним, і важко виміряти на таких великих відстанях. Світло Ly α від газоподібного водню в нашому місці становить близько 122 нанометрів, що знаходиться в ультрафіолетовій частині спектру, але відповідне випромінювання від z8_GND_5296 становить приблизно 1034 нанометрів, що є інфрачервоним. (Щоб отримати червоний зсув, розділіть більшу кількість на меншу і відніміть 1. На жаль, зв’язок між червоним зміщенням і відстані ніде не є простим.)
Однак не кожна галактика на порівнянних відстанях має вимірювані викиди Ly α: схоже, щось заважає значній частині цього світла дістатися до нас. Провідна ідея - нейтральний міжгалактичний газ, що розсіює світло, але спостерігається занадто мало галактик, щоб підтвердити цю гіпотезу. Як результат, хоча існує кілька десятків галактик із червоними зміщеннями, що перевищують 7 (визначаються не за спектром, а за видимим кольором галактики), червоні зміни не можуть бути повторно перевірені. Ця стаття повідомляє про 43 ранні галактики, але лише одна із цього зразка мала вимірювані викиди Ly α.
Що ще цікавіше, галактика z8_GND_5296 відносно багата на "метали": елементи важчі за гелій. Оскільки ці елементи виробляються зірками, а не Великим вибухом, це вказує на дуже швидкий цикл народження та смерті зірки навіть до того моменту, як ця галактика випромінювала світло, яке ми спостерігаємо.
На підтвердження цього твердження автори цього дослідження встановили, що z8_GND_5296 та аналогічна галактика, позначена GN 108036, мають надзвичайно високі швидкості утворення зірок, перетворюючи еквівалент маси, що важить 330 сонців, у нові зірки. Це більше, ніж у 100 разів перевищує швидкість утворення зірок Чумацького Шляху, і порівнянно з деякими з найбільш екстремальних галактик, що утворюють зірки. Раніше ці галактики вважалися рідкісними, тому астрономам, можливо, доведеться переглянути свої оцінки щодо того, наскільки швидко були створені нові зірки в ранніх галактиках.
Незважаючи ні на що, буде цікаво побачити, як виглядають інші ранні галактики в міру покращення наших спостережень. Без цього ми не знатимемо, чи z8_GND_5296 є рідкістю у надзвичайних зіркових утвореннях, чи зрозуміємо, чому він відносно яскравий у викидах Ly α, тоді як його побратими не є. І, можливо, ми знайдемо поділ у часі між епохою без галактик і першими галактиками, що формуються.
