Яркая новая идея, показывающая, как галактики освещают раннюю Вселенную

Галактики в ранней Вселенной были намного ярче, чем предсказывали астрономы, свидетельствуют новые данные космического телескопа Спитцера. Древние галактики видны светящимися в инфракрасном свете, которые покинули их источник в самый ранний век галактик и звезд. Астрономы полагают, что это открытие может помочь ответить на интригующую загадку самой ранней эры нашего Космоса.

После Большого взрыва вселенная была наполнена энергией, но материя еще не возникла. Первое возникшее вещество было в форме ионизированного водорода и гелия, и свет начал заполнять Космос. Однако примерно через 300 000 лет после Большого взрыва этот ионизированный газ стал электрически нейтральным, и Вселенная вошла в эру, которую космологи называют «Темные века».

Концепция художника о том, как могла выглядеть ранняя галактика. Активное звездообразование в сочетании с частой гибелью звезд осветило бы газ между звездами, сделав галактику в значительной степени непрозрачной, и оставив эти тела с небольшой структурой. Изображение предоставлено: Джеймс Джозефидес (Swinburne Astronomy Productions)

В начале…

Эпоха реионизации началась через 500 миллионов лет после Большого взрыва, когда квазары впервые начали формироваться и галактики начали развиваться. Постепенно, в течение еще 500 миллионов лет, эта реионизация осветила Вселенную, превратив Космос из темного пространства в блестящее место, которое мы знаем сегодня. Однако, как произошла реионизация, остается загадкой.

«Это один из самых больших открытых вопросов в наблюдательной космологии. Мы знаем, что это случилось, но чем это вызвано? Эти новые результаты могут быть большой подсказкой », - сказал Стефан Де Баррос из Женевского университета в Швейцарии.

Составное изображение поля галактик, полученное космическими телескопами Хаббла и Спитцера. Самые старые, самые тусклые галактики обведены. На вставке в правом нижнем углу показано изображение одной из этих древних семейств звезд, снятых крупным планом. Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / ESA / Spitzer / P. Oesch / S. Де Баррос / И. Лаббе

Космический телескоп Spitzer использовался, чтобы оглянуться на самые ранние галактики в Космосе, на расстоянии 13 миллиардов световых лет от Земли. Исследование 135 галактик показало, что эти древние тела, населенные молодыми массивными звездами, были удивительно энергичны в двух частотах инфракрасного света. Эти длины волн соответствовали свету, излучаемому ионизирующим излучением, взаимодействующим с водородом и кислородом внутри галактик.

«Мы не ожидали, что Спитцер с зеркалом, не превышающим обруч Хула, сможет увидеть галактики так близко к рассвету времени. Но природа полна сюрпризов », - сказал Майкл Вернер, исследователь проекта Spitzer в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Графическое представление истории Вселенной. Изображение предоставлено: С.Г. Джорговский и др. / Digital Media Center, Caltech

Осветить историю ...

После образования вещества единственным электромагнитным (em) излучением, которое могло проникать во Вселенную, были радиоволны и видимый свет, в то время как электромагнитное излучение с более короткими длинами волн - например, ультрафиолетовое излучение - улавливалось атомами водорода. В процессе, эти атомы были лишены электронов, создавая ионы.

Свидетельство этой эпохи реионизации видно, когда астрономы оглядываются на самые ранние дни Космоса, в то время как источник огромного количества энергии, необходимой для обеспечения этого изменения во всей Вселенной, остается неизвестным. Звезды или галактики, возможно, были ответственны, но выход энергии этих тел потребовал бы, чтобы эти тела были намного более сильными, чем они сегодня. Одна теория предполагает, что квазары - галактики с невероятно мощными сверхмассивными черными дырами - могли производить энергию, необходимую для ионизации вещества Космоса.

«История до сих пор: в начале была создана вселенная. Это очень разозлило многих и считалось плохим ходом ».
- Дуглас Адамс, Ресторан на краю вселенной

Я вижу ясно сейчас

«Эти результаты Спитцера, безусловно, являются еще одним шагом в разгадке тайны космической реионизации. Теперь мы знаем, что физические условия в этих ранних галактиках сильно отличались от современных типичных галактик. Задачей космического телескопа Джеймса Уэбба будет детальное выяснение причин этого », - сказал Паскаль Ош из Женевского университета.

Космический телескоп Джеймса Уэбба, который мог бы ответить на многие вопросы, которые остались от самой ранней эры материи во Вселенной, планируется запустить в 2021 году.