Астрономи за результатами спостережень з допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) та Дуже великого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) з’ясували: зореутворення в дуже далекій галактиці MACS1149-JD1 розпочалося на несподівано ранній стадії — лише через 250 мільйонів років після Великого Вибух. У цій галактиці також виявлено кисень. Це найбільша відстань, на якій коли-небудь такий газ було виявлено у Всесвіті та найвіддаленіша галактика, яку коли-небудь спостерігала ALMA або VLT. Результати науковців оприлюднив журнал Nature 17 травня 2018 року.
Міжнародна група астрономів зареєструвала дуже слабке випромінювання, яке утворює іонізований кисень у галактиці MACS1149-JD1. Коли це інфрачервоне світло проникало крізь простір, розширення Всесвіту розтягувало його довжину хвилі. До моменту досягнення Землі вона стала у понад десять разів довшою, ніж початкова. Це випромінювання й виявили з допомогою ALMA. Науковці дійшли висновку, що воно виникло 13,3 мільярдів років тому (або через 500 мільйонів років після Великого Вибуху). Таке значення говорить про те, що виявлений кисень є найвіддаленішим, який коли-небудь спостерігали будь-яким телескопом. Наявність кисню є чітким знаком того, що в цій галактиці були більш ранні покоління зір.
На зображенні, отриманому з допомогою Космічного телескопа імені Габбла, показано скупчення галактик MACS J1149.5+2223. На вставці — зображення дуже далекої галактики MACS1149-JD1 (такою вона була 13,3 мільярдів років тому), отримане ALMA. Розподіл в ній кисню показано червоним кольором. Фото з сайту www.eso.org.
«Я був дуже радий побачити сигнал від дуже далекого кисню в даних ALMA», — сказав Такуя Хашимото (Takuya Hashimoto), перший автор нової статті, дослідник з Університету Осака в Санжіо та Національної астрономічної обсерваторії Японії. «Це відкриття розширює кордони спостережуваного Всесвіту».
Окрім випромінювання кисню, зареєстрованого ALMA, Дуже великий телескоп виявив слабкий сигнал емісії водню. Відстань до галактики, яку визначили на підставі цього спостереження, відповідає відстані, встановленій зі спостережень кисню. У такий спосіб MACS1149-JD1 стала найвіддаленішою (серед нині відомих) галактикою з точним значенням відстані та найвіддаленішою галактикою, яку коли-небудь спостерігали з допомогою ALMA або VLT.
«Ми спостерігаємо цю галактику в той час, коли Всесвіту було лише 500 мільйонів років, але в ньому вже є населення зрілих зір», — пояснив Ніколас Лапорт (Nicolas Laporte), дослідник з Університетського коледжу Лондона (University College London, UCL) у Великобританії, другий автор статті в Nature. «Таким чином, ми можемо використовувати цю галактику для вивчення більш раннього, ще повністю невідомого періоду космічної історії».
Після Великого Вибуху Всесвіт не мав кисню; він утворився у процесі еволюції перших зір і був викинутий в космічний простір, коли ці зорі померли. Виявлення кисню в MACS1149-JD1 вказує на те, що ранні покоління зір вже сформовані й викидають кисень лише через 500 мільйонів років після початку Всесвіту.
Але коли відбулося таке раннє зореутворення? Щоб з’ясувати це, науковці реконструювали попередню історію MACS1149-JD1, використовуючи інфрачервоні дані, отримані Космічним телескопом імені Габбла та космічним телескопом «Спітцер» (Spitzer). Виявилося, спостережувану яскравість галактики добре пояснює модель, в якій початок утворення зір відповідає лише 250 мільйонам років після початку Всесвіту (це відповідає червоному зміщенню z близько 15).
Зрілий вік зір, виявлених в MACS1149-JD1, ставить питання про те, коли перші галактики виникли з повної темряви — ранньої епохи розвитку Всесвіту, яку астрономи романтично називають «космічний світанок». Встановивши вік MACS1149-JD1, наукова група фактично продемонструвала, що галактики існували раніше, ніж ті, які ми зараз можемо прямо виявити.
Річард Елліс (Richard Ellis), старший астроном в UCL та співавтор статті, робить висновок: «Визначення того, коли стався космічний світанок, схоже на Святий Грааль в космології та питанні формування галактик. З цими новими спостереженнями MACS1149-JD1 ми наближаємося до прямих спостережень за народженням світла перших зір! Оскільки ми всі зроблені з речовини, утвореної зорями, то це означає, що ми знаходимо своє власне походження».
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
