Астрономы обнаружили недостающие звенья в эволюции ранних галактик

США - Информационное агентство Эхбари

Астрономы обнаружили недостающие звенья в эволюции ранних галактик

В неустанном стремлении понять космическое происхождение международная команда астрономов добилась значительных успехов в разгадке тайн эволюции галактик. Объединив мощь передовых радио- и оптических обсерваторий, исследователи выявили замечательную популяцию пыльных галактик, относящихся к младенческому возрасту Вселенной. Эти открытия предлагают новые подсказки о том, как эти колоссальные космические структуры сформировались гораздо раньше, чем считалось ранее. Этот прорыв знаменует собой важный шаг в заполнении пробелов в нашем понимании ранней космической хронологии, в частности, условий, которые привели к появлению первых галактик.

Фундаментальные вопросы о том, как развиваются галактики и когда они начали формироваться, долгое время представляли собой серьезную проблему для астрономов и космологов. Стандартный эволюционный путь галактики обычно включает раннюю фазу бурного звездообразования, за которой следует средний возраст, а затем спокойный пожилой возраст, когда производство звезд прекращается. Однако этот путь может кардинально измениться, если галактика столкнется с другой, что стимулирует новые вспышки звездообразования. Свидетельства указывают на то, что такая ситуация существовала с тех пор, как звезды и галактики начали формироваться, через сотни миллионов лет после Большого взрыва.

Этот последний прорыв приписывается команде под руководством доктора Хорхе Савалы, специалиста по изучению таких ранних галактик. Исследования доктора Савалы включают идентификацию и понимание популяции редких, пыльных, звездообразующих галактик, которые были обнаружены только в конце 1990-х годов. Существенной проблемой при изучении этих галактик является наличие космической пыли, которая затемняет прямой обзор и поглощает ультрафиолетовый и видимый свет, излучаемый горячими молодыми звездами. Этот поглощенный свет нагревает пыль, которая затем переизлучает энергию в виде инфракрасного излучения.

Для изучения этих скрытых небесных объектов Савала и его команда обратились к радиоастрономии, в частности, к Большому миллиметровому массиву Атакама (ALMA) в Чили. ALMA идеально настроен для обнаружения инфракрасного излучения на определенных длинах волн. Наблюдения ALMA выявили около 400 ярких, пыльных галактик в очень ранней Вселенной. Следующим шагом было нацеливание космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) примерно на 70 из этих галактик для точного определения их расстояний и возрастов.

Результаты показывают, что эти галактики начали формироваться по крайней мере 13 миллиардов лет назад, всего через 700 000 лет после Большого взрыва. Это позиционирует их как важные звенья в длинной цепи формирования и эволюции галактик. «Пыльные галактики — это массивные галактики с большими количествами металлов и космической пыли», — пояснил доктор Савала. «И эти галактики очень старые, что означает, что звезды формировались в ранней Вселенной, раньше, чем предсказывают наши текущие модели».

Галактики, изученные ALMA, демонстрируют чрезвычайно большое количество звезд, некоторые достигают массы 10¹⁰ солнечных масс. Они также обладают огромными скоростями звездообразования, производя около 100 солнечных масс в год. Кроме того, галактики, изученные Савалой и его коллегами, продемонстрировали еще одну уникальную характеристику; они, по-видимому, связаны с другими редкими типами ранних галактик. Одна из таких групп включает сверхяркие звездообразующие галактики, которые активизировали производство очень вскоре после Большого взрыва. Другая группа состоит из более старых, спокойных галактик, которые не производят звезды в значительном количестве.

400 пыльных галактик, исследованных командой Савалы, были получены в рамках программы ALMA CHAMPS Large Program. Эта инициатива представляет собой многодиапазонное исследование в субмиллиметровом диапазоне, предназначенное для наблюдения галактик на протяжении всей космической истории, вплоть до Эпохи Реионизации. Его основная цель — изучать яркие, пыльные источники в ранние эпохи, чтобы проследить эволюцию галактик, начиная с самых ранних. Текущие наблюдения, в сочетании с исследованиями JWST в поле COSMOS, предполагают, что «дата начала» формирования галактик отодвигается назад, становясь ближе к Большому взрыву, чем когда-либо прежде. Однако пробелы в космической летописи сохраняются, что делает подобные исследования необходимыми для обнаружения значительных популяций ранних звезд и галактик.

Доктор Савала и его команда также стремятся исследовать связь между этими ранними пыльными галактиками и более далекими, ультрафиолетовыми галактиками, обнаруженными JWST. Весьма вероятно, что эти популяции — пыльные, яркие и популяция массивных спокойных галактик на несколько более близких расстояниях (z=3-5) — взаимосвязаны как популяции предшественников-потомков, основанные на их изобилии, красном смещении и звездной массе. Естественно, необходимы дальнейшие наблюдения с помощью ALMA, JWST и других объектов для формирования статистически значимой выборки галактик для изучения и окончательного доказательства этих связей.

Определение временных рамок для первых звезд и галактик, наряду с пониманием их эволюционных процессов, остается одной из самых захватывающих областей исследований галактик. Каждый новый набор наблюдений позволяет нам заглянуть дальше в прошлое, к тому переломному моменту, когда началась Вселенная. К сожалению, период, известный как «Космические Темные Века», который непосредственно последовал за Большим взрывом, скрыл от нас вид этого космического зарождения. Однако по мере расширения Вселенной свет смог свободно путешествовать, инициировав Эпоху Реионизации. Эта эра, начавшаяся примерно через сто миллионов лет после Большого взрыва, предлагает нам первый связный взгляд на раннюю Вселенную и зарождающиеся звезды и галактики, которые начали формироваться.

Информационное агентство Эхбари