Ученые обнаружили самую древнюю на сегодня галактику в созвездии Льва
19 сентября 2012 года
Астрофизики смогли обнаружить в созвездии Льва самую древнюю на сегодня галактику, возникшую примерно 300 миллионов лет после Большого взрыва, благодаря гравитационной линзе, усилившей ее свет в 15 раз, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
ГРАВИТАЦИОННАЯ "ЛУПА"
Считается, что любое скопление материи большой массы, в том числе и темной материи, взаимодействует со светом и заставляет его лучи искривляться, как это делают обычные оптические линзы. Такой эффект ученые называют гравитационным линзированием. В некоторых случаях искривление пространства помогает астрономам увидеть далекие объекты - галактики и их активные ядра-квазары - которые были бы недоступны для наблюдения с Земли без гравитационного "увеличения".
Группа астрономов под руководством Вэя Чжэна (Wei Zheng) из университета Джона Гопкинса в городе Балтимор (США) изучали снимки, полученные широкоугольной камерой WFC3, установленной на борт телескопа "Хаббл" в ходе последнего обновления аппарата в мае 2009 года.
Внимание Чжэна и его коллег привлекли снимки одного из скоплений галактик в созвездии Льва, известное под кодовым именем MACS J1149+2223. Ученые проанализировали степень искривления пространства в ближайших окрестностях этой галактической "семьи" и поняли, что скопление представляет собой мощнейшую гравитационную линзу, усиливающую проходящий через нее свет в 15 раз.
Обнаружив столь необычный объект, астрофизики попытались воспользоваться своей находкой, изучив окрестности скопления MACS J1149+2223 при помощи "Хаббла" и инфракрасного телескопа "Спитцер".
Оказалось, что одна из галактик в окрестностях скопления существенно отличалась от своих соседок. В частности, в видимой части ее спектра присутствует сплошной темный участок, известный как обрыв Лаймана. Такой пробел в спектре возникает лишь в излучении тех объектов, которые удалены от нас на расстояние в 13,1 миллиарда световых лет.
ДРЕВНИЙ СВЕТ
Как объясняют ученые, пик излучения молодых и крупных звезд приходится на особую часть ультрафиолетового спектра. Минимальная длина волны таких фотонов ограничена так называемым пределом Лаймана, составляющий 91 нанометр. В большинстве случаев звезда практически не излучает свет с меньшей длиной волны, в результате чего ее спектр жестко обрывается на этой отметке.
Когда ультрафиолетовое излучение от таких светил путешествует к Земле в течение 12-13 миллиардов лет, оно постепенно растягивается и сдвигается, вместе с пределом Лаймана, в видимую и инфракрасную часть спектра. Благодаря этому весь видимый или часть инфракрасного спектра самых далеких галактик будет темным, что и является обрывом Лаймана. Этот помогает ученым отличать далекие галактики от относительно близких звездных мегаполисов.
Чжэна и коллег утверждают, что предел Лаймана в спектре новой галактики, получившей название MACS 1149-JD, вышел за пределы оптической части спектра и находится в инфракрасном диапазоне. Ученые воспользовались гравитационной лупой для вычисления точного значения красного смещения, которое составило 9,6.
По расчетам астрономов, мы видим эту галактику в том состоянии, в котором она существовала свыше 13,1 миллиардов лет назад, всего через 490 миллионов лет после Большого взрыва. Ее размеры были достаточно скромными - эта галактика содержала в себе около 150 миллионов солнечных масс, что примерно в 20 тысяч раз меньше, чем масса нашего Млечного пути.
Авторы статьи полагают, что эта галактика просуществовала примерно 200 миллионов лет до момента ее обнаружения. На это указывают линии тяжелых элементов в спектре этого звездного мегаполиса, которые появляются лишь на последних этапах эволюции звезд. Это позволяет говорить о том, что MACS 1149-JD зародилась через 300 миллионов лет после Большого взрыва, что делает ее самой ранней галактикой, известной человечеству.