Международная группа астрономов наблюдала на телескопе ALMA удаленную галактику MACS1149-JD1 и обнаружила очень слабое свечение ионизованного кислорода. Вследствие расширения Вселенной длина волны этого изначально инфракрасного излучения за время его путешествия в пространстве увеличилась более, чем в десять раз. По красному смещению ученые заключили, что принятый сигнал был испущен 13.3 миллиардов лет назад, или спустя всего 500 миллионов лет после Большого Взрыва. Это наибольшее расстояние, на котором когда-либо регистрировался кислород, и его присутствие показывает, что в этой галактике должны существовать и более ранние поколения звезд.
“Я был потрясен, когда мы получили на ALMA сигнал в линии кислорода с такого расстояния”,— говорит Такуя Хашимото (Takuya Hashimoto), ведущий автор новой статьи, сотрудник унверситета Саньо в Осаке и Национальной астрономической обсерватории Японии. “Это открытие раздвигает границы наблюдаемой Вселенной”.
Вдобавок к излучению кислорода, зарегистрированному на ALMA, более слабая водородная эмиссия была замечена на Очень Большом Телескопе ESO (VLT). Расстояние до галактики, определенное по этим наблюдениям, согласуется с тем, которое было получено по линии кислорода. Таким образом, MACS1149-JD1 оказывается самой далекой галактикой с надежно определенным расстоянием, и вообще самой далекой галактикой, когда-либо наблюдавшейся на ALMA или VLT.
“Мы видим эту галактику в эпоху, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет – и оказывается, что в это время она уже была населена зрелыми звездами”, — объясняет Николя Лапорт (Nicolas Laporte), исследователь из UCL – Университетского Колледжа в Лондоне (University College London, UK), второй автор статьи. “Поэтому мы можем использовать эту галактику для зондирования более раннего, полностью неизвестного периода космической истории”.
В течение некоторого времени после Большого Взрыва во Вселенной не было кислорода: он появился в результате процессов синтеза в недрах первых звезд, и потом, когда они умирали, рассеивался в пространстве. Регистрация кислорода в MACS1149-JD1 показывает, что всего через 500 миллионов лет после начала Вселенной эти ранние поколения звезд уже сформировались и успели произвести достаточно много кислорода.
Но когда же происходило образование этих ранних звезд? Чтобы выяснить это, иследователи реконструировали раннюю историю MACS1149-JD1 по инфракрасным данным, полученным с Космическим Телескопом Хаббла NASA/ESA и Космическим Телескопом Спитцера NASA. Они обнаружили, что наблюдаемую яркость галактики хорошо объясняет модель, в соответствии с которой начало звездообразования относится к эпохе спустя всего 250 миллионов лет после начала Вселенной.
Зрелый возраст звезд в MACS1149-JD1 вызывает вопрос: когда из полной тьмы возникли первые галактики? Астрономы придумали для этой эпохи романтическое название “космический рассвет”. Установив возраст MACS1149-JD1, группа сумела убедительно продемонстрировать, что галактики существовали задолго до той эпохи, на которой мы способны сейчас их регистрировать.
Ричард Эллис (Richard Ellis), старший астроном UCL и соавтор статьи, заключает: “Определение времени «космического рассвета» — «Святой Грааль» космологии и теории образования галактик. Новые наблюденияMACS1149-JD1 приближают нас к прямым наблюдениям образования первых звезд! И, так как мы и сами состоим из преобразованного звездного вещества, это по сути значит, что мы приближаемся к разгадке нашего собственного происхождения”.
Иллюстрация: Изображение скопления галактик MACS J1149.5+2223 получено Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA; на врезке полученное на ALMA изображение очень далекой галактики MACS1149-JD1, какой она была 13.3 миллиардв лет назад. Распределение кислорода по данным ALMA дано красным цветом.
Предоставлено: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), the CLASH Team, Hashimoto et al.
