Унікальний новий інструмент у поєднанні з потужним телескопом і невеликою допомогою природи дав дослідникам можливість зазирнути до галактичних ясел у самому серці молодого Всесвіту. Після великого вибуху, що стався близько 13,8 млрд років тому, ранній Всесвіт був заповнений величезними хмарами нейтрального дифузного газу, відомими як згасаючі системи Лайман-α, або DLA. Ці DLA служили галактичними яслами, оскільки гази, що містяться в них, повільно конденсувалися, сприяючи утворенню зірок і галактик. Їх можна спостерігати й сьогодні, та це нелегко. «Хмари DLA є ключем до розуміння того, як формуються галактики у Всесвіті, але їх зазвичай важко спостерігати, оскільки хмари надто дифузні і самі не випромінюють світло», – кажуть вчені, а саме Ронгмон Бордолой, доцент фізики в Університеті штату Північна Кароліна та автор дослідження.
Наразі астрофізики використовують квазари – надмасивні чорні діри, що випромінюють світло, – як «підсвічування» для виявлення хмар DLA. І хоча цей метод дозволяє дослідникам точно визначити місце розташування DLA, світло від квазарів діє як маленькі шампури через масивну хмару, що ускладнює спроби виміряти їхній загальний розмір і масу.
Але Бордолой та Джон О’Меара, головний науковий співробітник обсерваторії У.М. Кека в Камуелі (Гаваї), знайшли спосіб обійти цю проблему, використовуючи гравітаційно лінзовану галактику та інтегральну польову спектроскопію для спостереження двох DLA та галактик, що перебувають усередині них, які сформувалися близько 11 млрд років тому, незабаром після Великого вибуху.
«Гравітаційно лінзовані галактики – це галактики, які здаються витягнутими та яскравими», – каже Бордолой. «Це відбувається тому, що перед галактикою знаходиться гравітаційно-масивна структура, яка викривляє світло, що походить від неї, коли вона рухається до нас. У результаті ми дивимося на розширену версію об’єкта – це як використання космічного телескопа, який збільшує масштаб і дає нам кращу візуалізацію».
Перевага цього подвійна: по-перше, фоновий об’єкт витягнутий небом і яскравий, тому легко знімати спектральні показання з різних частин об’єкта. По-друге, оскільки лінзування розширює об’єкт, можна досліджувати дуже малі частини. Наприклад, якщо об’єкт має розмір в один світловий рік, ми можемо вивчати маленькі шматочки з дуже високою точністю.
Показання спектра дозволяють астрофізикам «побачити» елементи глибокого космосу, які не видно неозброєним оком, наприклад, дифузні газоподібні DLA та потенційні галактики всередині них. Зазвичай збирання показань – це довгий і кропіткий процес. Але вчені розв’язали цю проблему, провівши інтегральну спектроскопію за допомогою Keck Cosmic Web Imager.
Інтегральна польова спектроскопія дозволила дослідникам отримати спектр у кожному окремому пікселі на ділянці неба, на яку вона була спрямована, що зробило спектроскопію протяжного об’єкта на небі дуже ефективною. Це нововведення у поєднанні з витягнутою та яскравою гравітаційно лінзованою галактикою дозволило команді скласти карту дифузного газу DLA на небі з високою точністю. Завдяки цьому методу дослідники змогли визначити не тільки розмір двох DLA, але й те, що вони містять галактики-господарі.
«Я чекав на це поєднання майже всю свою кар’єру: досить потужний телескоп і інструмент, і природа, яка дала нам трохи удачі, щоб вивчити не одну, а дві DLA новим способом», – кажуть вчені. «Здорово бачити, як наука втілюється у життя».
До речі, DLA є величезними. З діаметром понад 17,4 кілопарсека вони більш ніж на дві третини перевищують розмір сучасної галактики Чумацький Шлях. Для порівняння, 13 млрд років тому діаметр типової галактики становив менше ніж 5 кілопарсеків. Парсек становить 3,26 світлових років, а кілопарсек – 1000 парсеків, тому світлу потрібно близько 56 723 років, щоб пройти через кожну DLA.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Читайте також:
- Сучасна артилерія – суперзброя України. І до чого тут Ілон Маск?
- Астрономи виявили зірку «золотого стандарту» у Чумацькому Шляху