Ученые получили ответ на один из главных космологических вопросов

Ученые получили ответ на один из главных космологических вопросов

Странно яркие галактики из ранней Вселенной помогли, наконец, объяснить космическую тайну десятилетия.

Вселенная началась не так, какой ее мы видим сегодня. Первые 500 миллионов лет это была мрачная нейтральная темнота, наполненная водородом. Затем что-то начало возбуждать водород излучением, ионизировать его — и вот, появился свет.

Мы не знаем, что в конечном итоге привело к появлению этого первого ультрафиолетового света. Но новые наблюдения с космического инфракрасного космического телескопа НАСА Spitzer только что дали нам довольно важную подсказку. В дальних пределах ранней Вселенной наблюдались странные галактики, которые светили гораздо ярче, чем ожидалось.

Сразу после Большого взрыва Вселенная была своего рода темным, горячим «исконным супом» в космическом масштабе, быстро расширяющимся.

По мере расширения Вселенной она охлаждалась, в результате чего протоны и нейтроны начали объединяться в ионизированные атомы водорода. Приблизительно через 240 000-300 000 лет после Большого взрыва эти атомы водорода притягивали электроны, сливаясь в нейтральный водород.

Но только когда гравитация начала сближать первые звезды и галактики в этой мутной, заполненной водородом пустоте, появился звездный свет, когда ультрафиолетовое излучение, гамма-излучение и рентгеновское излучение начали сталкиваться с нейтральным водородом, лишая его электронов и ионизируя его.

Спустя 1 миллиард лет после Большого взрыва, Вселенная стала прозрачной и сверкающей.

Но как? Учитывая весь нейтральный водород во Вселенной в этот момент, потребовалось бы огромное количество радиоактивного излучения, чтобы создать свет, и неясно, что могло существовать в достаточном количестве, чтобы произвести такое излучение. Достаточно ли было бы новорожденных звезд? Светящиеся галактики? Пока еще не обнаруженые квазары или комбинация всего этого?

«Это один из самых больших открытых вопросов в наблюдательной космологии», — сказал астроном Стефан Де Баррос из Женевского университета. «Мы знаем, что это произошло, но чем это вызвано?»

Космический телескоп Spitzer провел сотни часов, наблюдая две отдельные области ночного неба. За 13 миллиардов световых лет — всего через 730 миллионов лет после Большого взрыва — было обнаружено 135 галактик, которые сильно отличались от располагавшихся ближе к нам.

Глубокий обзор неба, на котором видны слабые далекие галактики, обведенные красным. На вставке показан свет, полученный от слабой галактики во время длительного наблюдения. (NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/I.Labbe)

Как и ожидалось от галактик в ранней Вселенной, они очень бедны тяжелыми элементами, которые выкованы во взрывных процессах и, следовательно, их не было в огромных количествах, пока несколько поколений звезд не закончили свой жизненный цикл.

Вместо этого в этих галактиках преобладают молодые горячие массивные звезды, в основном из водорода и гелия, хотя следы более тяжелых элементов указывают на то, что они не были первыми во Вселенной.

Галактики особенно яркие в двух инфракрасных длинах волн, которые создаются взаимодействием ионизирующего излучения с водородом и кислородом.

«Более 10 лет мы изучаем вместе с Хабблом и Спитцером некоторые из самых древних и самых далеких известных галактик», — сказал астроном Гарт Иллингворт из Калифорнийского университета в Санта-Круз.

«Наш последний результат показывает, насколько эти древние галактики отличаются от существующих, и определяет нашу выборку галактик так эффективно переионизировавших Вселенную».

Конечно, другие факторы — отдельные звезды, невероятно яркие квазары — тоже могли внести свой вклад.

«Теперь мы знаем, что физические условия в этих ранних галактиках были отличны от сегодняшних типичных галактик. Задачей космического телескопа Джеймса Уэбба будет детальное выяснение причин».

Исследование было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Источники: https://www.sciencealert.com

logo

Автор публикации

не в сети 18 часов

Виктория Ветрова

19
Космос полон тайн...
Комментарии: 4Публикации: 2943Регистрация: 14-12-2012