"Ископаемые" Вселенной

"Ископаемые" во Вселенной Фото: IRAM/HST

Едва ли существует галактика, в которой возникает так много звезд, как в HDF850.1. Но астрономы не знали, насколько удалена от нас эта необычная система. Теперь международная группа исследователей смогла раскрыть тайну: чтобы достичь Земли, свету от этой галактики необходимо 12 500 000 000 световых лет. И, возможно, она во Вселенной не одинока

Галактика HDF850.1 известна среди астрономов тем, что производит огромное количество новых звезд, которых за год  рождается столько, что общая их масса равна тысячекратной массе Солнца. В нормальных галактиках, таких как наш Млечный Путь, формируется только одна тысячная часть этого числа. Тем не менее, HDF850.1 являлась загадкой для астрономов в течение многих лет. Расстояние до неё им определить не удавалось с момента открытия этой системы в 1998 году.

Причина оказалась простой: галактика, которая находится в области неба, под названием «Hubble Deep Field», является невидимой для наблюдений в нормальном световом диапазоне. Рассмотреть её сумели лишь с помощью субмиллиметрового излучения, то есть в волновом диапазоне от нескольких десятых до одного миллиметра, обнаружив очень холодные газопылевые облака. За HDF850.1 велись наблюдения телескопом Джеймса Клерка Максвелла на Гавайях. Эта галактика является на сегодняшний день самым ярким источником субмиллиметрового излучения на всем участке Hubble Deep Field.

Когда астрономы изучили снимки телескопа Хаббл, они были удивлены: на этих записях галактика HDF850.1 полностью невидима. Причина очевидна: «Новые звезды образуются внутри плотных облаков газа и пыли, - разъясняет Фабиан Вальтер (Fabian Walter) из гейдельбергского Института астрономии им. Макса Планка. - Эти облака полностью непрозрачны для обычного света, поэтому сияющие звезды Галактики скрыты от земных телескопов, и лишь субмиллиметровое излучение может спокойно проходить сквозь густые газовые и пылевые облака, что обеспечивает исследователям беспрепятственный взгляд внутрь облака».

В этом фрагменте снимка Hubble Deep Field мы видим HDF850.1. Крест указывает на расположение галактики – в видимом (световом) диапазоне рассмотреть её невозможно, видно лишь в субмиллиметровом Фото: IRAM/HST

Но для наблюдений за галактиками подходит только чрезвычайно узкий диапазон электромагнитного спектра, следовательно, их удалённость довольно трудно определить. В связи с ограниченной скоростью распространения света наш взгляд в отдаленные районы является все же взглядом в прошлое. Поэтому для определения места объекта в истории Вселенной необходимо знать точное расстояние до него.

Вальтеру, руководившему международной группой астрономов, удалось найти ответ на загадку, как определить расстояние до объекта HDF850.1. С помощью новых инструментов IRAM-интерферометра на плато де Бур, в котором шесть радиоантенн связаны в один гигантский миллиметровый телескоп, учёные смогли идентифицировать характерные спектральные линии света HDF850.1, которые помогли определить точную удалённость галактики.

Шесть телескопов IRAM в верхней части плато де Бур в Верхних Альпах (Франция). Эти антенны диаметром 15 метров каждый могут захватить субмиллиметровое излучение Фото: IRAM

"Только благодаря новым инструментам, которые сейчас установлены на интерферометре IRAM, мы смогли зафиксировать эти слабые линии HDF850.1 и, наконец, найти то, что астрономы тщетно искали в течение последних 14 лет", - сказал Пьер Кокс (Pierre Cox), директор по IRAM. Результат оказался удивительным: чтобы достичь Земли, свет галактики, путешествовал, вероятно, 12,5 млрд. световых лет. Таким образом, мы видим галактику такой, как она выглядела 12,5 млрд. световых лет назад: Вселенной было тогда всего 1,1 миллиарда лет. Сверхвысокие темпы звездообразования в HDF850.1 относят её к космической эпохе, когда возраст Вселенной равен был менее, чем десяти процентам ее нынешнего.

Имея данные удалённости HDF850.1, астрономы смогли правильно определить взаимосвязи галактики. Сравнение с данными нескольких обзоров неба показало, что она является, по-видимому, частью очень древней галактики. До этого была известна только одна такая протогалактика, где видна эволюция ранней Вселенной. Результаты, которые опубликованы сейчас в научном журнале Nature, показывают, насколько важны могут быть наблюдения с помощью мощных интерферометров в субмиллиметровом и миллиметровом диапазонах для получения сведений о далеких галактиках и их эволюции.