Hi-Tech

В космосе обнаружен кислород возрастом почти 13,3 миллиарда лет

Ученые, написавшие об этом открытии статью в журнале Nature, говорят, что это самое раннее по шкале возраста Вселенной обнаружение кислорода. В далекой-предалекой галактике под названием MACS1149-JD1, расположенной в 13,28 миллиарда световых лет от нас, астрономы нашли кислород, который, по их мнению, мог появиться там спустя всего 500 миллионов лет после Большого взрыва. Модели показывают, что первые звезды в ней начали формироваться более 13,5 миллиарда лет назад. Более того, открытая исследователями галактика стала самой далекой галактикой с надежно определенным расстоянием.

Когда произошла рекомбинация водорода и Вселенная начала охлаждаться, она погрузилась в «темные века». После Большого взрыва во Вселенной происходили сложные процессы — сначала рождались кварки, адроны и другие субатомные частицы, а вслед за ними появлялись первые атомы, которые вошли в состав первичного звездного вещества. Эта эпоха завершилась «космическим рассветом» — возникновением древних галактик, которые мы регистрируем сегодня. Тогда еще не зажглись первые звезды и не родились квазары — активные ядра галактик со сверхмассивной черной дырой внутри. Их поиск важен для того, чтобы определить, как происходила эволюция Вселенной и основных химических элементов.

Вследствие расширения Вселенной длина волны изначально инфракрасного излучения за время его путешествия в пространстве увеличилась более чем в десять раз. Международная группа астрономов под руководством Такуя Хашимото из Университета Саньо в Осаке наблюдала с помощью телескопа ALMA за очень далекой галактикой MACS1149-JD1 и обнаружила очень слабое свечение ионизованного кислорода. Это наибольшее расстояние, на котором когда-либо регистрировался кислород, и его присутствие показывает, что в этой галактике должны существовать и более ранние поколения звезд. Красное смещение источника указало, что зарегистрированный учеными сигнал был испущен 13,3 миллиарда лет назад, или спустя всего 500 миллионов лет после Большого Взрыва.

Расстояние до галактики, определенное по этим наблюдениям, согласуется с тем, которое было получено по линии кислорода. Вдобавок к излучению кислорода, зарегистрированному на ALMA, исследователи заметили и более слабое излучение водорода с помощью телескопа VLT. Таким образом, MACS1149-JD1 оказывается самой далекой галактикой с надежно определенным расстоянием и самой далекой галактикой, когда-либо наблюдавшейся на ALMA или VLT.

Первое увеличенное изображение показывает то, какой галактику MACS1149-JD1 увидел телескоп VLT Европейской южной обсерватории; второе – то, какой эту галактику увидел космический телескоп «Хаббл». Белыми контурами показаны зоны ионизованного кислорода, которые увидел телескоп ALMA

«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, второй автор статьи.

«Мы можем использовать эту галактику для зондирования более раннего, полностью неизвестного периода космической истории».

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. 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 происходили вспышки сверхновых, рассеивался в пространстве. Оказалось, что наблюдаемую яркость галактики хорошо объясняет модель, где начало звездообразования относится к эпохе спустя всего 250 миллионов лет после Большого взрыва. Чтобы выяснить, когда первые светила начали зарождаться, исследователи реконструировали раннюю историю MACS1149-JD1 по инфракрасным данным, полученным телескопами «Хаббл» и «Спитцер». При этом сегодня считается, что «темные века» наступили через 377 миллионов лет после рождения Вселенной — то есть следует предполагать, что MACS1149-JD1 начала формироваться еще в эпоху рекомбинации.

Возраст открытого ими объекта указывает на то, что они существовали задолго до той эпохи, на которой мы способны сейчас их регистрировать. Таким образом, MACS1149-JD1 заставляет ученых задаться вопросом о том, когда возникли первые галактики.

Его количество, согласно оценкам исследователей, оказалось примерно в десять раз меньше наблюдаемого количества кислорода в Солнце. В прошлом самый далекий кислород был обнаружен в галактике, которая родилась спустя 700 миллионов лет после Большого взрыва.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть