RW Space

С незапамятных времен философы и ученые размышляли о начале времен и даже пытались определить, когда все началось. Только в эпоху современной астрономии мы приблизились к ответу на этот вопрос с достаточной степенью уверенности.

Согласно наиболее широко распространенным космологическим моделям, Вселенная началась с Большого Взрыва примерно 13,8 миллиарда лет назад.

Несмотря на это, астрономы все еще не уверены в том, как выглядела ранняя Вселенная, поскольку этот период совпал с космическими «Темными веками». Поэтому продолжают расширять возможности своих инструментов, чтобы увидеть, когда образовались самые ранние галактики.

Благодаря новому исследованию международной группы астрономов, была идентифицирована самая старая и самая далекая галактика, наблюдаемая в нашей Вселенной на сегодняшний день (GN-z11).

Группу, исследование которой недавно было опубликовано в журнале Nature Astronomy, возглавляли Линхуа Цзян из Института астрономии и астрофизики Кавли и профессор Нобунари Касикава из Токийского университета.

К ним присоединились исследователи из обсерваторий Научного института Карнеги, Стюардской обсерватории, Женевской обсерватории, Пекинского университета и Токийского университета.

Проще говоря, космические темные века начались примерно через 370 тысяч лет после Большого взрыва и продолжались еще 1 миллиард лет.

В то время единственными источниками света были либо фотоны, выпущенные ранее — которые все еще можно обнаружить сегодня как космический микроволновый фон (CMB), — так и те, которые выделяются нейтральными атомами водорода. Свет этих фотонов настолько смещен из-за расширения Вселенной, что сегодня они невидимы для нас.

Этот эффект известен как «красное смещение», когда длина волны света удлиняется (или «смещается» в сторону красного конца спектра), когда он проходит через постоянно расширяющийся космос на своем пути к нам.

Для объектов, приближающихся к нашей галактике, эффект обратный: длина волны укорачивается и смещается в сторону синего конца спектра (также известного как «синее смещение»).

В течение почти столетия астрономы использовали эти эффекты для определения расстояния до галактик и скорости расширения Вселенной. В этом случае исследовательская группа использовала телескоп Keck I в Маунакее, Гавайи, чтобы измерить красное смещение GN-z11 и определить расстояние до него.

Полученные ими результаты показали, что это самая дальняя (и самая старая) галактика из когда-либо наблюдаемых. Как пояснил Касикава в пресс-релизе Токийского университета:

«Согласно предыдущим исследованиям, галактика GN-z11 кажется самой далекой от нас обнаруживаемой галактикой, в 13,4 миллиардах световых лет, или 134 нониллиона километров (это 134, за которыми следуют 30 нулей). Но измерить и проверить такое расстояние непросто».

В частности, команда исследовала линии выбросов углерода, исходящие от GN-z11, которые находились в ультрафиолетовом диапазоне, когда покидали галактику, и были смещены в 10 раз — в инфракрасном диапазоне (0,2 микрометра) — к тому времени, когда достигали Земли.

Этот уровень красного смещения указывает на то, что эта галактика существовала примерно 13,4 миллиарда лет назад, то есть всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва.

GN-z11 находится так далеко, что определяет саму границу наблюдаемой Вселенной! Хотя эта галактика наблюдалась в прошлом (Хабблом), для проведения точных измерений потребовались разрешающая способность и спектроскопические возможности обсерватории Кека.

Это было выполнено в рамках обзора Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration (MOSFIRE), в ходе которого были детально зафиксированы эмиссионные линии GN-z11.

Что позволило команде произвести оценки расстояния для этой галактики, которые были улучшены в 100 раз по сравнению с любыми ранее выполненными измерениями.

«Космический телескоп Хаббл несколько раз обнаруживал сигнатуру в спектре GN-z11. Однако даже Хаббл не может разрешить линии ультрафиолетового излучения в той степени, в которой мы нуждались. Поэтому мы обратились к более современному наземному спектрографу, прибору для измерения эмиссионных линий, названный MOSFIRE, который установлен на телескопе Keck I на Гавайях».

Если последующие наблюдения могут подтвердить результаты этого исследования, то астрономы могут с уверенностью сказать, что GN-z11 — самая дальняя из когда-либо наблюдаемых галактик. Благодаря изучению таких объектов, астрономы надеются пролить свет на период космической истории, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет.

Этот период совпадает с тем, когда Вселенная начала выходить из «Темных веков», сформировались первые звезды и галактики и заполнили раннюю Вселенную видимым светом.

Изучая их, астрономы надеются узнать больше о том, как впоследствии развивались крупномасштабные структуры Вселенной. Чему будут способствовать телескопы следующего поколения, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), запуск которого запланирован на 31 октября 2021 года.

Наблюдения, которые сделали исследование возможным, были проведены в рамках программы обмена временем между обсерваторией Кека и телескопом Субару на Маунакее, Гавайи.

Статья была опубликована Universe Today.