Міжнародна група астрономів під керівництвом Ніколаса Лапорта (Nicolas Laporte) з Університетського коледжу Лондона (University College London) з допомого Великої міліметрової / субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, ALMA) виявила величезну кількість пилу в галактиці раннього Всесвіту (його вік тоді становив лише чотири відсотки від нинішнього). Фактично цю зоряну систему спостерігали незабаром після її формування і вона є найдальшою галактикою в якій виявлено пил. Також в ній виявлено кисень. Ці результати дають якісно нове розуміння народження і смерті найперших зір.
Галактика A2744_YD4 — наймолодша й найвіддаленіша галактика, яку досі коли-небудь спостерігали на ALMA. Науковці були здивовані, виявивши, що ця молода галактика містить велику кількість міжзоряного пилу. Він утворився внаслідок руйнування більш раннього покоління зір.
Уявлення художника про вигляд дуже віддаленої молодої галактики A2744_YD4. Спостереження, виконані з допомогою ALMA, показали — її видно в той час, коли вік Всесвіту становив лише 4% від його нинішнього віку, а також те, що вона містить багато пилу. Він утворений більш раннім поколінням зір. Ці спостереження дають уявлення про народження і смерть найперших зір у Всесвіті. Фото з сайту www.eso.org.
Подальші спостереження з використанням спектрографа X-Shooter на Дуже великому телескопі (Very Large Telescope) Європейської південної обсерваторії підтвердили величезну відстань до A2744_YD4. Ми спостерігаємо її тоді, коли Всесвіту було тільки 600 мільйонів років, у період формування перших зір і галактик (цей час відповідає червоному зміщенню z = 8,38 — це епоха реіонізаціі).
«То ще не все, що A2744_YD4 — найвіддаленіша галактика, яку досі спостерігали з допомогою ALMA», — коментує Ніколас Лапорт — «виявлення такої великої кількості пилу вказує на те, що Наднові мали рано «забруднити» цю галактику».
Космічний пил головно складається з кремнію, вуглецю і алюмінію у вигляді дуже малих (одна мільйонна частка сантиметра в діаметрі) зерен. Хімічні елементи таких зерен утворені всередині зір й були розкидані по всьому Всесвіту — найефектніше під час вибухів Наднових, кінцевого етапу не тривалого існування масивних зір. Нині такого пилу відносно багато — він є важливою складовою для формування зір, планет і складних молекул; але в ранньому Всесвіті — до вимирання першого покоління зір — його було мало.
Спостереження запорошеної галактики A2744_YD4 стало можливим, бо вона лежить за масивним скупченням галактик під назвою Abell 2744 (3,5 млрд світлових років від Землі; z = 0,308). Завдяки явищу гравітаційного лінзування скупчення діє як гігантський космічний «телескоп» — збільшило значно віддаленішу A2744_YD4 приблизно в 1,8 рази, що дозволило науковцям заглянути в дуже ранній Всесвіт.
На цій світлині домінує дивовижне зображення скупчення галактик Abell 2744, отримане Космічним телескопом імені Габбла. Але далеко за межами цього скупчення видно дуже слабку галактику A2744_YD4 в той час, коли Всесвіту було лише близько 600 мільйонів років. Нові спостереження цієї галактики з допомогою ALMA (зображення червоного кольору на вставці) показали, що вона має багато пилу. Фото з сайту www.eso.org.
Зі спостережень ALMA в галактиці A2744_YD4 також виявлено іонізований кисень. Це найдальше і, отже, найранніше виявлення кисню у Всесвіті. Воно перевершує інший результат ALMA 2016 року.
Виявлення пилу в ранньому Всесвіті дає нову інформацію про час спалахів перших Наднових і, отже, вказує на період, коли перші гарячі зорі заповнили Всесвіт світлом. Визначення часу цього «космічного світанку» є однією з святих чаш Грааля сучасної астрономії і її можна побічно зондувати через вивчення раннього міжзоряного пилу.
Дослідники вважають, що маса пилу в A2744_YD4 у 6 мільйонів разів більша, ніж маса Сонця. Натомість загальна маса зір галактики перевищує масу Сонця в 2 млрд разів. Науковці також визначили швидкість утворення зір в A2744_YD4. Вони формуються зі швидкістю 20 сонячних мас на рік — у порівнянні з лише однією сонячною масою в рік у Молочному Шляху (цей показник означає, що загальна маса сформованих протягом року зір у 20 разів більша, ніж маса Сонця).
«Таке значення не є незвичайним для дуже далекої галактики, але воно проливає світло на те, як швидко в A2744_YD4 утворюється пил», — пояснює співавтор дослідження Річард Елліс (Richard Ellis) з Європейської південної обсерваторії та Університетського коледжу Лондона. «Примітно, що потрібний час становить лише близько 200 мільйонів років ― таким чином, ми спостерігаємо цю галактику незабаром після її формування».
Це означає, що утворення великої кількості зір почалося за 200 мільйонів років до епохи, коли спостерігається галактика. Це відкриває прекрасну можливість для ALMA, щоб допомогти вивчити епоху, коли було «ввімкнуто» перші зорі й галактики — найраніша епоха проглядається. Наше Сонце, наша планета і наше існування є продукти — 13 млрд років тому — цього першого покоління зір. Вивчаючи їх утворення, життя і смерть ми досліджуємо наше походження.
«Тепер виконання з допомогою ALMA глибших і ширших спостережень таких галактик є дуже перспективним», — зауважив Елліс. Натомість Лапорт вважає: «Подальші подібні дослідження відкривають захопливу перспективу відстеження формування ранніх зір і утворення важких хімічних елементів у ще більш ранньому Всесвіті».
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
