Свет древних галактик может помочь разгадать загадку формирования Вселенной

Ученые использовали новый метод, чтобы при помощи света от первых галактик определить размер и состав газовых облаков в ранней Вселенной.

По словам астрофизика Джеффа Кука из Технологического университета в Свинбурне в Австралии, у ученых не было данных об этих газовых облаках, хотя они могли бы пролить свет на историю формирования галактик. Кук работал вместе с астрофизиком Джоном О'Мира из Колледжа Святого Михаила в Вермонте, чтобы создать метод, позволяющий исследовать газовые облака, которые были строительным материалом для таких галактик, как Млечный Путь.

После Большого взрыва облака газа и пыли распространилась по Вселенной. Когда эти облака соединились, они сформировали кластеры, из которых в дальнейшем были сформированы звезды и галактики. Поскольку свету требуется время, чтобы перемещаться в пространстве, у астрономов есть возможность наблюдать, какими объекты были на ранних этапах истории Вселенной. Это позволяет ученым наблюдать за ранними облаками газа и пыли — системами с линиями поглощения лайман-альфа, уширенными из-за радиационного затухания (damped Lyman-alpha systems, DLAs), поглощающими определенные длины волн спектра благодаря облакам нейтрального водорода. Эти облака являются предшественниками ранних галактик и ученые смогли наблюдать за тем, какими они были 11 млрд лет назад, всего несколько миллиардов лет после Большого взрыва (он произошел 13,8 млрд лет назад). Кук и его команда использовали Обсерваторию Кека на Гавайях и данные комплекса ЕКА VLT в Чили, чтобы определить размер и характеристики 10 таких систем, что позволила сделать новый метод исследования — они наблюдали за светом больших галактика позади этих облаков, сообщает Space.com.

Ранее ученые использовали свет от квазаров, самых ярких объектов во Вселенной, чтобы изучить химический состав облаков — если свет от квазаров проходил через них до того, как достигнуть Земли, элементы в облаке поглощали его часть, что давало представление о химическом составе. Но квазары слишком малы и позволяли лишь «взглянуть» на маленькую часть этих огромных облаков, растянувшихся на 33–330 квадратных световых лет. Если бы галактика была размером с кампус колледжа, использование квазара с целью изучить ее, можно было бы сравнить с использованием лазерной указки для освещения части объекта. Однако, используя свет окружающих галактик, по словам Кука, дает столько же информации, сколько дало бы увеличение исследуемой зоны в 100 млн раз, что открывает новую эру в изучении этих объектов.

Крупный источник света не только позволяет лучше изучить облако, но и помогает понять, каков его размер. Более того, галактики встречаются гораздо чаще, чем квазары. Если размер облака слишком велик, у астрономов есть возможность «подключить» к исследованию несколько галактик. Кук назвал свой метод «своевременным», поскольку рост размеров крупных телескопов позволит сделать его еще более эффективным. Например, Тридцатиметровый телескоп (TMT), планируемая к постройке астрономическая обсерватория, которая будет обладать 30-метровым сегментным зеркалом, может помочь составить карту облаков газа, которые эволюционировали в галактики, подобные нашей. Кук заметил, что эра таких телескопов позволит легко осуществлять подобные масштабные исследования. Изучение ранних галактик даст возможность астрономам составить трехмерную карту распространения и эволюции газа во Вселенной.