Астрономи побачили найбільш далекі і тьмяні галактики в історії

Астрономи, що працюють з приймачем MUSE на телескопі VLT, завершили найглибший спектроскопічний огляд в історії. Їм вдалося виміряти фізичні властивості галактик, які з'явилися менш ніж через мільярд років після Великого вибуху, а також визначити відстань до них. Крім того, вчені виявили 72 кандидати в галактики, що яскраво випромінюють тільки у водневій лінії Лайман-альфа, що додатково вказує на їхню давнину. Про результати роботи розповідається в прес-релізі на сайті ESO, а також вспеціальному випуску журналу.

Група дослідників під керівництвом Ролана Бекона (Roland Bacon) з Ліонського університету спостерігала ділянку південного неба в області сузір'я Печі, відомий як Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Вперше його досліджував «Хаббл» ще в 2004 році - звідси і назва. Космічному телескопу вдалося «зазирнути» дуже далеко - в епоху, коли з моменту Великого Вибуху минуло менше мільярда років - і побачити безліч різних галактик. Пізніше область HUDF спостерігалася ще багато разів як «Хабблом», так і іншими телескопами, в результаті чого вдалося провести один з найглибших оглядів Всесвіту на сьогодні.

Тепер до дослідження підключився приймач MUSE, встановлений на комплексі телескопів Very Large Telescope. З його допомогою астрономи провели найглибші в історії астрономії спектроскопічні спостереження. Вчені точно виміряли параметри 1600 галактик - за останнє десятиліття за допомогою наземних телескопів на цій ділянці вдалося детально дослідити приблизно в 10 разів менше об'єктів. Дані MUSE дозволяють нам досліджувати дуже слабкі і далекі галактики, що з'явилися близько 13 мільярдів років тому, коли Всесвіт був ще дуже молодим. Галактики, які реєструє приймач, в 100 разів тьмяніші за тих, що вдавалося зафіксувати в колишніх оглядах.

У рамках огляду також було виявлено 72 кандидати в галактики, які випромінюють тільки на водневій лінії Лайман-альфа. Таке випромінювання характерне для дуже стародавніх зірок. Тим не менш, сучасні моделі зіроутворення не можуть повністю пояснити, чому ці галактики, інтенсивно світяться в одній єдиній лінії.

Побачити ці об'єкти вдалося завдяки особливостям спектрографа MUSE - він забезпечує отримання спектру в кожному пікселі кадру. MUSE розбиває область огляду на 24 окремих сегменти, кожен з яких ділиться ще на 48 фрагментів, що дає в цілому 1152 фрагментів. Спектрограф обробляє кожен з фрагментів, розщеплюючи світло в кожній точці на складові його кольору, формуючи спектр. Це дозволяє вимірювати відстань, колірні характеристики та інші властивості спостережених галактик - включаючи і такі, які телескопом «Хаббл» побачити не можна.

"Те, що ми знаємо про ці галактики - наприклад, їх хімічний склад - може дати тільки спектроскопія. І при цьому ми не перебираємо по одній галактику за галактикою, а дізнаємося все відразу для всіх галактик! ", - пояснює Ярле Брінкманн (Jarle Brinchmann), перший автор однієї з робіт за результатами огляду, співробітник Лейденського університету в Нідерландах та Інституту астрофізики і космічних досліджень (CAUP) в Порто (Португалія).

Ще однією важливою знахідкою стала систематична реєстрація яскравих водневих гало навколо галактик раннього Всесвіту. Це дозволить астрономам вивчити, як потоки речовини потрапляють в ранні галактики і виходять з них. У опублікованій серії статей також говориться, що отримані дані можуть використовуватися для дослідження ролі слабких галактик в епоху космічної реіонізації (що почалася всього через 500 мільйонів років після Великого Вибуху), частоти злиття галактик у молодому Всесвіті, галактичних вітрів, зіроутворення, а також картографування рухів зірок у ранньому Всесвіті.

Минулого року астрономи опублікували найглибші знімки області неба, що в чотири рази перевищує розмір повного Місяця. Вони були отримані в рамках огляду Ultra-Deep Survey (UDS). Дослідникам вдалося виявити понад 250 тисяч галактик, кілька сотень з яких з'явилися протягом першого мільярда років після Великого вибуху.