Астрономы обнаружили галактику, претендующую на звание древнейшей из известных звёздных систем. Во всяком случае, она самая далёкая из тех, расстояние до которых определено двумя независимыми методами. Принятое телескопами излучение было испущено всего через 500 миллионов лет после Большого взрыва, а первые звёзды в ней, вероятно, зажглись ещё на 150 миллионов лет раньше, когда возраст Вселенной составлял менее 2% от нынешнего. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature большим коллективом авторов.
Речь идёт о галактике MACS1149-JD1. С помощью радиотелескопа ALMA астрономы зафиксировали излучение ионизированного кислорода, поставив таким образом рекорд расстояния, с которого когда-либо наблюдалось свечение этого элемента.
"Я был потрясен, когда мы получили на ALMA сигнал в линии кислорода с такого расстояния, – говорит в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории ведущий автор исследования Такуя Хаcимото (Takuya Hashimoto) из университета Саньо в Осаке. – Это открытие раздвигает границы наблюдаемой Вселенной".
Изначально это излучение было инфракрасным, но красное смещение, равное 9,1, передвинуло его в область радиоволн. По этому смещению специалисты и вычислили возраст галактики на момент испускания "света".
Кроме того, на крупнейшем в мире оптическом телескопе VLT было зарегистрировано излучение этой же галактики в линии водорода. Эта линия имела то же самое красное смещение. Таким образом, расстояние до MACS1149-JD1 было определено по наблюдениям в двух независимых линиях, то есть достаточно надёжно. Это самая далёкая галактика, для которой есть независимое подтверждение дистанции до неё.
Огромные расстояния в астрономии означают седую древность. Красное смещение 9,1 соответствует эпохе, отстоящей от рождения Вселенной всего на полмиллиарда лет.
Однако в эпоху первичного нуклеосинтеза, когда во Вселенной возникали первые атомные ядра, не образовалось никакого кислорода. Тогда возникли только водород и гелий, да ещё в ничтожных количествах литий, бериллий и бор. Более тяжёлые элементы вплоть до железа образовались в термоядерных топках появившихся звёзд. И только потом они были рассеяны по Вселенной взрывами сверхновых и звёздным ветром.
Нынешние наблюдения линий кислорода означают, что через 500 миллионов лет после Большого взрыва в MACS1149-JD1 светили звёзды уже не первого поколения. То есть как минимум одна "порция" светил уже успела прогореть и насытить межзвёздную среду кислородом.
"Мы видим эту галактику в эпоху, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет, и оказывается, что в это время она уже была населена зрелыми звездами, – объясняет Николас Лапорт (Nicolas Laporte) из Университетского колледжа Лондона, второй автор статьи. – Поэтому мы можем использовать эту галактику для зондирования более раннего, полностью неизвестного периода космической истории".
Для уточнения даты рождения MACS1149-JD1 астрономы привлекли наблюдения в инфракрасном диапазоне, выполненные на "Хаббле" и на орбитальной обсерватории Spitzer. Построив модели с учётом всех известных данных, учёные выяснили, что звездообразование, скорее всего, началось в галактике уже через 250 миллионов лет после рождения Вселенной.
Как уточняется в пресс-релизе Национальной радиоастрономической обсерватории США, первое поколение светил своим мощным звёздным ветром выдуло прочь из галактики значительную часть водорода. Лепить пополнение стало не из чего, и звездообразование временно прекратилось.
Однако сбежавший газ был возвращён обратно властной рукой гравитации и послужил материалом для второго поколения звёзд. Их излучение ионизировало кислород межзвёздной среды, доставшийся от "старших товарищей". Его свечение и наблюдали в обсерватории ALMA.
Эпоху, когда во Вселенной вспыхнули первые звёзды, астрономы романтично называют "космическим рассветом". Когда именно это случилось, всё ещё неизвестно. Но, рассчитав, что MACS1149-JD1 жила и светилась, когда возраст Вселенной составлял менее 2% от нынешнего, авторы убедительно показали, что открытия самых древних звёздных систем ещё впереди. Эпохе в 250 миллионов лет после Большого взрыва соответствует красному смещению около 15, которое выходит за пределы возможностей современных телескопов.
"Определение времени "космического рассвета" – Святой Грааль космологии и теории образования галактик. Новые наблюдения MACS1149-JD1 приближают нас к прямым наблюдениям образования первых звёзд! И, так как мы и сами состоим из преобразованного звёздного вещества, это по сути означает, что мы приближаемся к разгадке нашего собственного происхождения", – резюмирует соавтор статьи Ричард Эллис (Richard Ellis), также из Университетского колледжа Лондона.
Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о звёздной системе, которая может поспорить с MACS1149-JD1 за звание самой древней. А ещё мы рассказывали о древнейшем объекте в видимой Вселенной и самых ранних столкновениях галактик.
