Астрономы впервые увидели вращение мини-галактики в ранней Вселенной

Используя естественный эффект гравитационного линзирования, астрономы, работающие на комплексе радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама, обнаружили совсем небольшую галактику, образовавшуюся на самых ранних этапах эволюции Вселенной. Необычно то, что газ внутри этой галактики вращается, а не движется хаотически. Результаты исследования опубликованы в виде двух статей в журналах The Astrophysical Journal и The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Гравитационное линзирование — это естественное явление, при котором свет, излучаемый удаленным объектом, искривляется под действием силы тяжести массивного тела, такого как скопление галактик, расположенного на переднем плане. При этом гравитация массивного объекта действует как линза — свет далеких и тусклых объектов усиливается, а их форма растягивается.

Ученые из проекта ALMA Lensing Cluster Survey (ALCS) используют объединенную мощь комплекса радиотелескопов ALMA и таких "естественных телескопов" для поиска небольших галактик в ранней Вселенной. Это единственный способ понять процесс формирования первых галактик, так как теория и моделирование предсказывают, что большинство галактик, образовавшихся через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, были маленькими и тусклыми.

Астрономы ALCS выполнили крупномасштабную программу наблюдений, которая заняла 95 часов, и выявили 33 скопления галактик, которые могут служить гравитационными линзами. Одно из этих скоплений, RXCJ0600-2007, расположенное в созвездии Зайца и имеющее массу в 1000 триллионов раз больше массы Солнца, позволило обнаружить небольшую далекую галактику, получившую название RXCJ0600-z6.

Объединив данные космического телескопа "Хаббл" и Очень большого телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO) с теоретической моделью, команде удалось восстановить реальную форму и размер далекой галактики. Оказалось, что она примерно в сто раз меньше Млечного Пути и, судя по анализу света от ионов углерода и звездной пыли, полученного с помощью телескопа Gemini, образовалась в то время, когда возраст Вселенной составлял всего семь процентов от ее нынешнего возраста — через 900 миллионов лет после Большого взрыва, или 12,9 миллиардов лет назад.

"Многие из галактик, существовавших в ранней Вселенной, настолько малы, что их яркость намного ниже предела обнаружения крупнейших современных телескопов на Земле и в космосе. Это затрудняет изучение их свойств и внутренней структуры, — приводятся в пресс-релизе Национальной астрономической обсерватории Японии слова руководителя одного из двух исследований Николаса Лапорта (Nicolas Laporte) из Кембриджского университета. — Однако свет, исходящий от галактики RXCJ0600-z6, был значительно усилен гравитационным линзированием, что сделало ее идеальной мишенью для изучения свойств и структуры типичных молодых галактик".

Ученых поразил тот факт, что RXCJ0600-z6 вращается. До сих пор считалось, что газ в молодых галактиках имеет беспорядочное хаотическое движение. Только недавно телескоп ALMA обнаружил несколько вращающихся молодых галактик, которые бросили вызов традиционным теоретическим представлениям, но они были на несколько порядков ярче, то есть больше, чем RXCJ0600-z6.

"Наше исследование впервые демонстрирует, что мы можем напрямую измерить внутреннее движение таких слабых галактик в ранней Вселенной и сравнить его с теоретическими предсказаниями", — говорит еще один автор исследования Котаро Коно (Kotaro Kohno), профессор Токийского университета и лидер команды ALCS.

Ученые надеются, что в будущем, после ввода в строй космического телескопа Джеймса Уэбба им удастся узнать больше о галактике RXCJ0600-z6 и других подобных объектах.