В молодой Вселенной астрономы обнаружили старую галактику

Астрономы из Европейской южной обсерватории обнаружили признаки быстрой эволюции галактики, расположенной в молодой Вселенной.

Галактика A1689-zD1 на снимке космического телескопа "Хаббл". Фото: ESO/D. Watson

Изучение объекта проводила группа астрономов под руководством Дэрэха Уотсона (Darach Watson) из Копенгагенского университета. В своём исследовании астрономы воспользовались мощью массива радиотелескопов ALMA и обсерваторией VLT.

В ходе проведённой работы исследовалась галактика  A1689-zD1, расположенная на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от нас. В частности, мы наблюдаем свет, который начал своё путешествие, когда вселенной было около 700 миллионов лет!

Галактика не такая выдающаяся по размерам: ранее проводилось множество исследований более массивных и ярких объектов. Однако, мы наблюдаем её в то время, когда во Вселенной началась реионизация - период, когда стали появляться первые звёзды, которые своим излучением ионизировали нейтральный водород, заполнявший Вселенную в то время. Подобные галактики весьма интересны для изучения, т. к. с каждым новым исследованием мы получаем больше знаний о истории нашей Вселенной. Именно поэтому астрономы приступили к изучению древнего объекта.

Ещё до начала наблюдений астрономы предположили, что галактика будет выглядеть, как и другие молодые галактики, сформировавшиеся в тот же промежуток времени. Но предположения оказались ложными: в A1689-zD1 наблюдается высокая концентрация межзвёздной пыли и весьма сложный химический состав, который просто не мог иметь место в то время...

Скопление галактик Abell 1689. Положение галактики "A1689-zD1" отмечено белым квадратом. Фото: NASA; ESA; L. Bradley (Johns Hopkins University); R. Bouwens (University of California, Santa Cruz); H. Ford (Johns Hopkins University); and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)

Стоит отметить, что наблюдение галактики стало возможным благодаря гравитационной линзе, сформированной скоплением галактик Abell 1689. Она увеличила яркость галактики в 9 раз. Если бы не линза, то с текущими технологиями астрономы просто не смогли бы зафиксировать этот объект!

“После того, как расстояние до галактики было подтверждено наблюдениями на VLT, мы поняли, что галактика уже наблюдалась ранее с помощью ALMA. Мы не рассчитывали получить слишком много данных, но должен сказать, что мы были в полном восторге, когда осознали, что ALMA не только наблюдал эту галактику, но и получил её подробные характеристики. Ведь одной из главных целей создания Обсерватории ALMA были поиски галактик в ранней Вселенной по излучению их холодного газа  и пыли — именно это и произошло в данном случае!" - поясняет Дэрэх Уотсон.

Что же не так с галактикой? Согласно теориям, в галактиках эпохи реионизации должен наблюдаться дефицит химических элементов, которые тяжелее водорода и гелия, а также нехватка металлов, формирующихся в недрах звёзд, которые в конце своей жизни взрываются и выбрасывают эти элементы в пространство. Но наша галактика развита не по годам.

Вместо того, чтобы быть "младенцем", она более "зрелая" и наблюдается в инфракрасном диапазоне. Это указывает на то, что в ней уже сформировалось множество звёзд и находятся большие запасы космической пыли!

“Хотя происхождение космической пыли в точности ещё неизвестно, наши наблюдения показывают, что она образуется очень быстро, в течение всего лишь последних 500 миллионов лет с момента начала звёздообразования во Вселенной. В космологическом масштабе это время очень короткое, если учесть, что большинство звёзд живут миллиарды лет”, - добавляет Уотсон.

Так почему же галактика A1689-zD1 выглядит так, как она выглядит? У астрономов есть несколько гипотез. Первая предполагает, что звёзды в галактике формировались в умеренном темпе в течение около 560 миллионов лет с момента Большого взрыва. Вторая заключается в том, что A1689-zD1 могла пережить интенсивную вспышку звёздообразования на более раннем этапе.

“Эта поразительно запылённая галактика, по всей видимости, только что пережила бурный период рождения своего первого поколения звёзд. В будущем телескоп ALMA поможет нам найти больше таких галактик и узнать, что именно заставляет их развиваться так быстро”, - заключает Кирстен Кнудсен (Kirsten Knudsen), соавтор проведённого исследования из Технического университета Чалмерса (Швеция).