13 далеких галактик, знайдених у зразку неба. Кредитний імідж: ESO. Натисніть, щоб збільшити
Це одна з головних цілей спостережної космології простежити спосіб формування та розвитку галактик та порівняти її з прогнозами теоретичних моделей. Тому важливо якомога точніше знати, скільки галактик було у Всесвіті в різні епохи.
Це простіше сказати, ніж зробити. Дійсно, якщо підрахунок галактик із глибоких астрономічних зображень є відносно простим, вимірювання їх відстані - отже, епоха в історії Всесвіту, де ми його бачимо [1], - набагато складніше. Це вимагає взяття спектра галактики та вимірювання її червоного зміщення [2].
Однак для найменших галактик - найімовірніше, найдальших і, отже, найдавніших - це вимагає багато спостереження за часом на найбільшому телескопі. До цього часу астрономам доводилося спочатку ретельно вибирати кандидат-галактики з великим червоним зміщенням, щоб мінімізувати час, витрачений на вимірювання відстані. Але, схоже, астрономи були надто обережні при цьому, а значить, мали неправильну картину популяції галактик.
Було б краще «просто» спостерігати в даному ділянці неба всі галактики яскравіші за задану межу. Але дивлячись на один об'єкт за один раз унеможливить таке дослідження.
Щоб прийняти виклик, команда французьких та італійських астрономів [3] використовувала найбільший можливий телескоп з високоспеціалізованим, дуже чутливим приладом, який здатний одночасно спостерігати дуже велику кількість (слабких) об’єктів у віддаленому Всесвіті.
Астрономи використали VIsible багатооб'єктний спектрограф (VIMOS) на Меліпалі, одному з 8,2-метрових телескопів дуже великого телескопного масиву ESO. VIMOS може спостерігати спектри близько 1000 галактик за одну експозицію, з якої можна виміряти червоні зміщення, отже, відстані. Можливість спостерігати дві галактики одночасно було б еквівалентно використанню двох телескопів VLT. Таким чином, VIMOS ефективно збільшує ефективність VLT в сотні разів.
Це дає можливість завершити за кілька годин спостереження, які зайняли б лише кілька років тому. Маючи в десятки разів продуктивніші, ніж конкуруючі інструменти, VIMOS пропонує можливість вперше провести неупереджений перепис далекого Всесвіту.
Використовуючи високу ефективність інструменту VIMOS, команда астрономів взяла участь в глибокому обстеженні VIMOS VLT (VVDS), метою якого є вимірювання в деякому обраному патчі неба червоного зміщення червоних зсувів, яскравіших за величину 24 червоного кольору, тобто , галактики, які до 16 мільйонів слабкіші, ніж те, що може бачити необачне око.
У загальній вибірці з близько 8000 галактик, вибраних лише на основі їх спостереженої яскравості в червоному світлі, майже 1000 яскравих і енергійно зіркоутворюючих галактик було виявлено в епоху від 1500 до 4500 мільйонів років після Великого вибуху (перемикання між 1,4 і 5) .
"На наш подив", - каже Олів'є Ле Фрешра з Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Франція) та співавтор проекту VVDS, "це в два-шість разів більше, ніж було виявлено попередніми роботами. Ці галактики були пропущені, оскільки попередні опитування відбирали об'єкти набагато більш обмежено, ніж ми. І вони зробили це для задоволення значно нижчої ефективності інструментів попереднього покоління ».
Хоча спостереження та моделі послідовно вказували на те, що Всесвіт ще не сформував багато зірок у перші мільярди років космічного часу, відкриття, зроблене вченими, вимагає істотних змін у цій картині.
Поєднуючи спектри всіх галактик у заданому діапазоні червоного зміщення (тобто, що належать до тієї ж епохи), астрономи могли оцінити кількість зірки, утвореної в цих галактиках. Вони виявляють, що галактики в молодому Всесвіті за рік перетворюються на зірки в 10 та 100 разів більше маси нашого Сонця.
"Це відкриття означає, що галактики сформували набагато більше зірок на початку життя Всесвіту, ніж раніше вважалося", - пояснює Джанпаоло Веттолані, інший співавтор проекту VVDS, що працює в INAF-IRA в Болоньї (Італія). "Ці спостереження вимагатимуть глибокої переоцінки наших теорій утворення та еволюції галактик у мінливому Всесвіті".
Тепер астрономам залишається пояснити, як можна створити таку велику популяцію галактик, виробляючи більше зірок, ніж раніше передбачалося, в той час, коли Всесвіт становила приблизно 10-20% від свого теперішнього віку.
Оригінальне джерело: Новини ESO
