Первые галактики во Вселенной
Ранняя Вселенная представляется ученым 'белым пятном на карте', поскольку наблюдательных данных
о первом миллиарде лет существования Вселенной практически нет (только теория). Причиной тому является, конечно, 'слабость'
современных телескопов, а так же плохая прозрачность пространства в ту далекую эпоху, когда вся Вселенная была заполнена
водородным туманом, который астрономы сейчас наблюдают в виде остаточного фонового (реликтового) излучения.
|
Формирующиеся звезды в то время только начали использовать нейтральный водород, уменьшая его количество в межзвездном пространстве, и
делая Вселенную более прозрачной. Поэтому перед астрономами, которые решили рассмотреть первые галактики, стоит непростая задача, отделить 'шумы' фона, от
излучения первых галактик, расположенных на умопомрачительном расстоянии 13 миллиардов световых лет. Не смотря на все
трудности, ученые все же пробиваются через тернии - к звездам. В журнале Природа (Nature) от 15 сентября астрономы Rychard
Bouwens и Garth Illingworth из университета Santa Cruz (Калифорния) опубликовали результаты наблюдений глубокой Вселенной,
осуществленных при помощи космического телескопа 'Хаббл' (Hubble). В статье подробно описывается 'процесс' проникновения к
самому началу образования больших галактик, т.е. в эпоху, отстоящую от Большого взрыва всего на 900 миллионов лет. Только
самые яркие галактики могут быть обнаружены на таких больших расстояниях. Обзорная камера 'Хаббла' Advanced Camera for
Surveys (ACS), приемник излучения Near, работающий в ближней инфракрасной области, а также мульти-спектрометр NICMOS, все
же зафиксировали это слабый свет, испущенный 13 миллиардов лет тому назад звездами первобытных галактик. В рамках данного
исследования удалось найти несколько сот ярких галактик, образовавшихся через 900 миллионов лет после Большого Взрыва. Но
попытки найти более старые большие галактики, сформированные на 200 миллионов лет раньше (предел чувствительности
приемников излучения), не привели к ожидаемым результатам.
|
|
Ранняя Вселенная представляется ученым 'белым пятном на карте', поскольку наблюдательных данных о первом миллиарде лет существования Вселенной практически
нет (только теория). |
перед астрономами, которые решили рассмотреть первые галактики, стоит непростая задача, отделить 'шумы' фона, от излучения
первых галактик, расположенных в 13 миллиардах световых лет.
|
Первые галактики и звезды во Вселенной |
Как же астрономы определяют, что они видят и на каком расстоянии? В этом им помогает спектральный анализ объекта. Спектр
раскрывает всю поднаготную галактик, выявляя присутствующие в них химические элементы. Но главную роль для определения
расстояний играет, так называемое, красное смещение, при котором линии спектра галактик смещаются в красную область
видимого диапазона. Чем дальше объект, тем больше это смещение. При современных программных средствах, выявить из многих
объектов наиболее удаленные, не составляет особого труда. Достаточно заложить в базу данных спектры всех объектов со
снимка, и через некоторое время программа рассортирует галактики по удаленности. Загрузив данные 'глубоких' снимков от
ACS, Near и NICMOS, астрономы попытались сравнить количество галактик, красное смещение которых составляло 7 - 8
(700 миллионов лет после Большого Взрыва), с теми у которых оно составляло 6 (900 млн. лет после БВ). В результате,
на ожидаемые по теории десять более старых галактик, они обнаружили только одну, и всего четыре из тех, что помоложе,
среди которых они намеревались увидеть 17. Значит, больших ярких галактик просто не существовало в период до 700 миллионов
годов после Большого взрыва?
Но, не смотря на это, уже через 200 миллионов лет их стало гораздо больше. Получается, что за
небольшой, по космическим меркам, период произошли революционные изменения в развитии Вселенной: мини-галактики стали
сливаться в большие и яркие ускоренным темпом! Теперь предстоит выяснить причину столь резкого скачка в эволюции галактик:
всего через несколько сот миллионов лет после образования первых звезд. Самой веской причиной ученые склонны считать все
тот же нейтральный водород, загораживающий более далекие галактики от наблюдателя. Наличие или отсутствие нейтрального
водорода в определенный период - очень важный момент, который может пролить свет на эпоху реионизации. По мнению ученых,
она продолжалась в период от 300 до 900 миллионов лет после Большого Взрыва. Начало эпохи реионизации является концом
Темного Времени, в течение которого света во Вселенной еще не было. После образования первых звезд, возникающее от них
ультрафиолетовое излучение позволяет расчищать окружающее пространство от нейтрального водорода, расщепляя его атомы на
протоны и электроны. В результате межзвездная среда становится прозрачной, и позволяет увидеть далекие галактики. Поэтому
точное определение начала и периода этих эпох чрезвычайно важно для правильного понимания эволюции Вселенной, а последние
наблюдения - важный шаг в этом направлении.
Все галактики, изученные во время данного исследования, хотя и названы большими,
но все же они значительно меньше, чем наш Млечный Путь и другие гигантские галактики, наблюдаемые сегодня на более близких
расстояниях. Но, также как и в старых галактиках, в этих первых самостоятельных звездных островах идет бурное
звездообразование, отчего галактики светятся голубоватый светом. Но за время путешествия, длиной в 13 миллиардов лет,
этот свет приобрел красноватый оттенок, поэтому на цветных снимках все далекие галактики выглядят красными. Млечный
Путь - самый старый представитель галактической иерархии. По мере удаления от него, возраст галактик снижается к юношескому
и детскому. Теперь нам известны галактики 'младшей ясельной группы'. Но на сегодняшний день, астрономы не в состоянии
обнаружить более ранние мини-галактики, которые должны объединиться, чтобы сформировать первые яркие образования,
наблюдение которых уже история. Тем не менее, 'семена' первых звезд и галактик уже сейчас замечены в микроволновом
фоновом излучении спутником WMAP (NASA). Он уловил легкие колебания плотности в пространстве Вселенной всего через
несколько миллионов лет после Большого Взрыва! Именно от этих гравитационных флуктуаций появились сгущения, ставшие
прародителями первых звезд и галактик. Надежды на дальнейшее проникновение к Началу, по-прежнему, возлагаются на
преемника 'Хаббла' - 'Джеймса Вебба', который начнет работу на орбите в 2013 году.
Но, пока 'Джеймс Вебб' находится на стадии разработки, японские астрономы, работающие на гигантском наземном телескопе
'Субару' (Subaru, Гавайи) с диаметром главного зеркала 8,2 метра, уже сделали еще одни шаг в данном направлении. При помощи
камеры-спектрографа слабых объектов FOCAS они сфотографировали наиболее отдаленную галактику, расположенную на расстоянии
12,88 миллиардов световых лет от Земли в созвездии Волосы Вероники.
Красное смещение ее спектра составляет 6.964, значит,
фотоны от этой галактики, попавшие на зеркала телескопа-гиганта, начали свое путешествие по Вселенной всего через 780
миллионов лет после Большого Взрыва. Галактике уже дали название - IOK-1. Ближайшая ее соперница по дальности находится
на 60 миллионов световых лет ближе. Астрономы успешно справились со всеми трудностями получения такого снимка. В итоге,
вы можете созерцать самый далекий и самый первый объект Вселенной, доступный глазу!
|
