eso1708ru — Научный релиз

Cледы первых звезд в древней пыли

Самый далекий объект, когда-либо наблюдавшийся на ALMA

8 марта 2017 г.

8 марта 2017 г.
С помощью телескопа ALMA астрономы зарегистрировали гигантские массы светящейся межзвездной пыли в галактике с красным смещением, соответствующим всего четырем процентам нынешнего возраста Вселенной. Мы наблюдаем эту галактику вскоре после ее образования – это самая далекая галактика из всех, в которых найдена пыль. К тому же это самое большое расстояние, на котором зарегистрирован кислород. Новые результаты дают совершенно новое понимание процессов рождения и финального взрыва звезд самого первого поколения.

Международная группа астрономов под руководством Николаса Лапорта (Nicolas Laporte) из University College в Лондоне наблюдала на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) самую молодую и самую далекую из всех до сих пор наблюдавшихся на ALMA галактик: A2744_YD4. Ученые с удивлением обнаружили, что эта юная галактика содержит большое количество межзвездной пыли, оставшейся после окончания эволюционного пути более раннего поколения звезд.

Последующие наблюдения с приемником X-shooter на Очень Большом Телескопе ESO подтвердили огромное расстояние до A2744_YD4. Мы наблюдаем эту галактику в момент, когда возраст Вселенной был всего 600 миллионов лет, в эпоху формирования первых звезд и галактик [1].

A2744_YD4 не только является самой далекой галактикой из всех наблюдавшихся на ALMA”, -- говорит Николас Лапорт, “но обнаружение в ней такого количества пыли свидетельствует о том, что вспышки ранних сверхновых там уже произошли.”

Космическая пыль состоит в основном из кремния, углерода и  алюминия; размер ее зерен всего около миллионной доли сантиметра. Химические элементы, из которых состоят эти зерна, являются продуктами термоядерного синтеза, происходящего внутри звезд. Когда звезды умирают, пыль рассеивается в космическом пространстве. В частности, это происходит при взрывах сверхновых – конечной стадии существования короткоживущих массивных звезд. В настоящее время пыли в галактиках очень много и она является основным «строительным материалом» при формировании звезд, планет и сложных молекул. Но в ранней Вселенной, когда первое поколение звезд еще не успело умереть, пыль встречалась редко.

Наблюдения запыленной галактики A2744_YD4 оказались возможны потому, что она расположена на луче зрения позади массивного скопления галактик Abell 2744 [2]. Произошло гравитационное линзирование: скопление сыграло роль гигантского космического “телескопа”, увеличившего изображение более далекой A2744_YD4 примерно в 1.8 раз. Это и позволило ученым заглянуть столь глубоко в раннюю Вселенную.

При наблюдениях A2744_YD4 на ALMA было также зарегистрировано излучение ионизованного кислорода. На таком расстоянии, и следовательно при таком возрасте Вселенной, кислород еще никогда не находили. Предыдущий результат, тоже полученный на ALMA в 2016 г., превзойден.

Обнаружение пыли в ранней Вселенной дает новую информацию о том, когда происходили первые вспышки сверхновых, а значит, и когда во Вселенной зажглись первые звезды. Определение времени этого “космического рассвета” – одна из важнейших задач современной астрономии. Исследование ранней межзвездной пыли может косвенно помочь в ее решении.

По оценке исследователей, в A2744_YD4 содержится количество пыли, эквивалентное 6 миллионам масс Солнца. При этом полная масса звезд этой галактики составляет 2 миллиарда Солнц. Группа также измерила темп звездообразования в A2744_YD4: 20 солнечных масс в год. В Млечном Пути в год образуется всего одна звезда с массой Солнца [3].

Такой темп звездообразования не является необычным для столь далекой галактики. Но он проливает свет на темп образования пыли в A2744_YD4”, -- объясняет соавтор работы Ричард Эллис (Richard Ellis, ESO и University College в Лондоне). “Замечательно, что время, необходимое для формирования наличного количества пыли -- всего околo 200 миллионов лет, так что получается, что мы наблюдаем эту галактику через совсем небольшое время после ее образования”.

Таким образом, интенсивное звездообразование началось приблизительно за 200 миллионов лет до эпохи, в которой мы наблюдаем эту галактику. Появляется великолепный шанс использовать ALMA для изучения эры появления первых звезд и галактик – самой ранней эры наблюдаемой Вселенной. Солнце, наша планета и мы сами являемся отдаленным на 13 миллиардов лет продуктом этого первого поколения звезд. Изучая образование, развитие и смерть первых звезд, мы тем самым исследуем наше собственное происхождение.

Использовать телескоп ALMA для более глубоких и обширных наблюдений подобных галактик на столь раннем этапе существования Вселенной – очень многообещающая перспектива”, -- говорит Эллис.

А Лапорт заключает: “Дальнейшие подобные измерения открывают блестящие перспективы исследования раннего звездообразования и формирования более тяжелых химических элементов все дальше во времени вглубь ранней Вселенной”.

Примечания

[1] Это время соответствует красному смещению z=8.38, то есть эпохе реионизации.

[2] Abell 2744 – массивный объект на расстоянии 3.5 миллиарда световых лет от нас (на красном смещении 0.308). Считается, что он образовался в результате столкновения четырех скоплений галактик меньшего размера. Его прозвали Скоплением Пандоры из-за большого количества странных явлений, связанных с крупномасштабными столкновительными процессами, которые происходили на протяжении примерно 350 миллионов лет. Галактики составляют всего пять процентов массы скопления, а темное вещество – семьдесят пять процентов. Оно и обеспечивает мощное гравитационное воздействие, необходимое, чтобы изгибать световые лучи от галактик фона и создавать их увеличенное изображение. Остальные двадцать процентов общей массы скопления, как полагают, существует в форме горячего газа.

[3] Такой темп означает, что общая масса звезд, образующихся за каждый год, эквивалентна 20 массам Солнца.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “Dust in the Reionization Era: ALMA Observations of a z =8.38 Gravitationally-Lensed Galaxy”, N.Laporte и др., которая публикуется в The Astrophysical Journal Letters.

Состав исследовательской группы: N. Laporte (University College London, UK), R. S. Ellis (University College London, UK; ESO, Garching, Germany), F. Boone (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), Toulouse, France), F. E. Bauer (Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile), D. Quénard (Queen Mary University of London, London, UK), G. Roberts-Borsani (University College London, UK), R. Pelló (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), Toulouse, France), I. Pérez-Fournon (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain; Universidad de La Laguna, Tenerife, Spain), и A. Streblyanska (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain; Universidad de La Laguna, Tenerife, Spain).

Атакамская Большая Миллиметровая / субмиллиметровая решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), международный астрономический инструмент – совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. Работа обсерватории ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute).

Строительство и эксплуатация телескопа ALMA осуществляются: ESO, представляющей интересы своих стран-участниц, Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory), управляемой компанией Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку и Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках JAO: Объединенной обсерватории ALMA (Joint ALMA Observatory).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы и самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, 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, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два широкоугольных телескопа с большим полем зрения: крупнейший в мире телескоп для выполнения обзоров неба в инфракрасных лучах VISTA и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный для обзоров неба в видимом свете. ESO является европейским партнером крупнейшего астрономического проекта современности – системы радиотелескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, 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 оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

 

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Россия
Телефон: +78123637207
Сотовый: +79112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Nicolas Laporte
University College London
United Kingdom
Телефон: +44 2 035 495 802
Сотовый: +44 7452 807 591
Email: n.laporte@ucl.ac.uk

Richard Ellis
ESO
Garching bei München, Germany
Телефон: +44 7885 403334
Сотовый: +49 151 629 56829
Email: rellis@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
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 eso1708.

О релизе

Релиз №:eso1708ru
Название:A2744_YD4
Тип:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2017ApJ...837L..21L

Изображения

Далекая запыленная галактика A2744_YD4: глазами художника
Далекая запыленная галактика A2744_YD4: глазами художника
ALMA и Космический телескоп Хаббла: изображения далекой запыленной галактики A2744_YD4
ALMA и Космический телескоп Хаббла: изображения далекой запыленной галактики A2744_YD4

Видео

ESOcast 99 Light: ALMA исследует первые звезды (4K UHD)
ESOcast 99 Light: ALMA исследует первые звезды (4K UHD)
Образование пыли в результате вспышек сверхновых в A2744_YD4: взгляд художника
Образование пыли в результате вспышек сверхновых в A2744_YD4: взгляд художника
«Полет» к молодой запыленной галактике A2744_YD4
«Полет» к молодой запыленной галактике A2744_YD4

Также смотрите наши