eso1508ru — Научный релиз

Старая галактика в молодой Вселенной?

ALMA и VLT обнаружили в ранней Вселенной проэволюционировавшую галактику с неожиданно большим количеством пыли

2 марта 2015 г.

В A1689-zD1, одной из самых далеких из наблюдаемых галактик, по времени не намного отстоящей от момента Большого Взрыва, астрономы неожиданно обнаружили пыль и другие признаки быстрой эволюции. В этих наблюдениях телескоп ALMA зарегистрировал слабое излучение холодной пыли, а Очень Большой Телескоп ESO измерил расстояние до галактики.

Группа астрономов под руководством Дэрэха Уотсона (Darach Watson) из Копенгагенского университета на Очень Большом Телескопе  с приемником X-shooter и на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) наблюдали одну из самых молодых и удаленных из всех известных нам галактик. Они с удивлением обнаружили, что эта звездная система проэволюционировала гораздо сильнее, чем ожидалось. Содержание пыли в ней соответствовало очень зрелой стадии развития галактик, на которой находится, например, наша Галактика Млечного Пути. Наличие пыли критично для появления жизни, потому, что пыль участвует в формировании планет, сложных молекул и нормальных звезд.

Целью наблюдений была галактика A1689-zD1 [1]. Она доступна наблюдениям только благодаря гравитационной линзе, создаваемой живописным скоплением галактик Abell 1689, которое оказалось на пути света от далекой галактики к Земле. Гравитационное линзирование усиливает яркость галактики более, чем в девять раз. Не будь этого, зарегистрировать крайне слабое излучение молодой галактики было бы невозможно.

Свет от A1689-zD1 доходит до нас из эпохи, когда Вселенной было всего около 700 миллионов лет, то есть ее возраст составлял пять процентов нынешнего [2]. Размер этой галактики довольно скромный — она гораздо менее массивная и яркая, чем многие другие изучавшиеся прежде объекты, находящиеся на той же стадии развития ранней Вселенной, и поэтому она может считаться более типичным примером галактики той эпохи.

A1689-zD1 была выбрана для наблюдений потому, что она находится в периоде реионизации – эпохи, когда первые звезды принесли с собой космический рассвет. Их свет впервые осветил ставшую прозрачной Вселенную и положил конец длительной стагнации Темных Веков. Все ожидали, что эта галактика будет выглядеть как недавно образовавшаяся система. На деле же она поразила наблюдателей сложным химическим составом и обилием межзвездной пыли в своем составе.

После того, как расстояние до галактики было подтверждено наблюдениями на VLT”, -- говорит Уотсон, -- “мы поняли, что она уже наблюдалась ранее на ALMA. Мы не рассчитывали получить слишком много данных, но должен сказать, что мы были в полном восторге, когда осознали, что ALMA не только наблюдала эту галактику, но и получила ее подробные характеристики. Ведь одной из главных целей создания Обсерватории ALMA были поиски галактик в ранней Вселенной по излучению их холодного газа  и пыли — именно это и произошло в данном случае!

Эта галактика считалась космическим «младенцем» по возрасту — но оказалось, что это дитя развито не по годам. Считается, что в таком возрасте должен регистрироваться недостаток химических элементов тяжелее водорода и гелия, недостаток металлов – они ведь образуются в недрах звезд и выбрасываются далеко в окружающее пространство, когда звезды взрываются или кончают свою жизнь каким-нибудь другим способом. Этот процесс должен повторяться на протяжении многих поколений звезд, чтобы в конечном счете образовалось заметное количество таких сравнительно тяжелых элементов, как углерод, кислород и азот.

К общему удивлению, оказалось, что галактика A1689-zD1 излучает большое количество энергии в далеком инфракрасном диапазоне [3], показывая тем самым, что в ней же образовалось много звезд и имеется значительное количество металлов. Выяснилось также, что в ней не только присутствует пыль, но что отношение количества пыли к количеству газа такое же, какое бывает у гораздо более зрелых галактик.

Хотя происхождение космической пыли в точности еще неизвестно”, -- говорит Уотсон, -- “наши наблюдения показывают, что она образуется очень быстро, в течение всего лишь 500 миллионов лет после начала звездообразования во Вселенной. В космологическом масштабе это время очень короткое, если учесть, что большинство звезд живут миллиарды лет”.

Наблюдения заставляют предполагать, что звезды в A1689-zD1 либо формировались постоянно, хоть и при умеренном темпе звездообразования, в течение 560 миллионов лет после Большого Взрыва, либо галактика пережила период крайне интенсивной вспышки звездообразования перед тем, как войти в фазу угасающего звездообразования.

До получения этих результатов астрономы высказывали опасения, что столь далекие галактики не могут быть зарегистрированы. Однако, A1689-zD1 удалось зарегистрировать за короткое время наблюдений на ALMA.

Соавтор работы Кирстен Кнудсен (Kirsten Knudsen) из Технического университета Чалмерса в Швеции (Chalmers University of Technology) добавляет: “Эта поразительно запыленная галактика, по всей видимости, только что пережила бурный период рождения своего первого поколения звезд. В будущем телескоп ALMA поможет нам найти больше таких галактик и узнать, что именно заставляет их развиваться так быстро”.

Примечания

[1] Эта галактика была раньше отмечена на снимках, полученных с телескопом Хаббла; подозревалось, что она очень далекая, но точно измерить расстояние до нее тогда не представлялось возможным.

[2] Это расстояние соответствует красному смещению 7.5.

[3] Благодаря расширению Вселенной, ко времени, когда это излучение достигает Земли, его длина волны смещается в область миллиметровых волн и оно может быть зарегистрировано телескопом ALMA.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization”, D. Watson и др., которая появится в онлайн-выпуске журнала Nature от 2 марта 2015 г.

Состав исследовательской группы: D. Watson (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark), L. Christensen (University of Copenhagen), K. K. Knudsen (Chalmers University of Technology, Sweden), J. Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Saint Genis Laval, France), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italy) и M. J. Michalowski (SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили как страна, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером крупнейшего астрономического проекта современности – системы радиотелескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Паранала, ESO ведет строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Чрезвычайно Большого Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-812-363-7786
Сотовый: +7-911-212-2130
Email: km@gao.spb.ru

Darach Watson
Niels Bohr Institute
University of Copenhagen, Denmark
Телефон: +45 2480 3825
Email: darach@dark-cosmology.dk

Kirsten K. Knudsen
Chalmers University of Technology
Onsala, Sweden
Телефон: +46 31 772 5526
Сотовый: +46 709 750 956
Email: kirsten.knudsen@chalmers.se

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1508.

О релизе

Релиз №:eso1508ru
Название:Abell 1689
Тип:Early Universe : Galaxy : Grouping : Cluster
Facility:Very Large Telescope
Science data:2015Natur.519..327W

Изображения

Расположение удаленной богатой пылью галактики A1689-zD1 за скоплением галактик Abell 1689 (аннотировано)
Расположение удаленной богатой пылью галактики A1689-zD1 за скоплением галактик Abell 1689 (аннотировано)
Вид удаленной богатой пылью галактики A1689-zD1 позади скопления галактик Abell 1689 в инфракрасных и видимых лучах
Вид удаленной богатой пылью галактики A1689-zD1 позади скопления галактик Abell 1689 в инфракрасных и видимых лучах
Далекая богатая пылью галактика A1689-zD1 вместе со скоплением галактик Abell 1689
Далекая богатая пылью галактика A1689-zD1 вместе со скоплением галактик Abell 1689
Широкоугольный снимок области неба вокруг густонаселенного скопления галактик Abell 1689
Широкоугольный снимок области неба вокруг густонаселенного скопления галактик Abell 1689

Видео

«Полет» к скоплению Abell 1689 и к очень далекой богатой пылью галактике
«Полет» к скоплению Abell 1689 и к очень далекой богатой пылью галактике

Также смотрите наши