Астрономы, стремящиеся точно определить, когда произошла реионизация Вселенной, обнаружили некоторые из самых ранних галактик примерно через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Возраст одной галактики был подтвержден характерной нейтральной водородной сигнатурой через 787 миллионов лет после Большого взрыва. Это открытие является первым подтверждением возраста так называемой галактики отсева в то далекое время и точными точками, когда, вероятно, началась эпоха реионизации.
Период реионизации - самый отдаленный период времени, который астрономы могут наблюдать. Большой взрыв 13,7 миллиардов лет назад создал горячую и темную вселенную. Около 400 000 лет спустя температура остыла, электроны и протоны объединились, образовав нейтральный водород, и мутность очистилась. За некоторое время до 1 миллиарда лет после Большого взрыва нейтральный водород начал образовывать звезды в первых галактиках, которые излучали энергию и превращали водород обратно в ионизированный. Хотя это и не густой плазменный суп раннего периода сразу после Большого взрыва, это звездообразование положило начало эпохе реионизации.
Астрономы знают, что эта эра закончилась через 1 миллиард лет после Большого взрыва, но когда он начался, их ускользнуло.
Мы ищем галактики «отсева», - сказал Масами Оучи, который возглавлял команду астрономов США и Японии, оглядываясь назад на эпоху реионизации. «Мы используем прогрессивно более красные фильтры, которые выявляют увеличивающиеся длины волн света, и наблюдаем, какие галактики исчезают или« выпадают »из изображений, сделанных с использованием этих фильтров. Старые, более отдаленные галактики, «выпадающие» из более красных фильтров и с определенной длиной волны, могут указать нам расстояние и возраст галактик. Отличительной чертой этого исследования является то, что мы обследовали область, которая в 100 раз больше, чем предыдущие, и в результате мы получили большую выборку ранних галактик (22), чем в предыдущих исследованиях. Кроме того, мы смогли подтвердить возраст одной галактики », - продолжил он. «Поскольку все галактики были найдены с использованием одной и той же техники отсева, они, вероятно, будут одного возраста».
Команда Оучи смогла провести такой большой опрос, потому что они использовали изготовленный на заказ супер-красный фильтр и другие уникальные технологические достижения в отношении чувствительности к красному на широкоугольной камере 8,3-метрового телескопа Subaru. Они делали свои наблюдения с 2006 по 2009 год на Субару Глубокое Поле и Великая Обсерватория Происхождение Глубокое обследование Северное поле. Затем они сравнили свои наблюдения с данными, собранными в других исследованиях.
Астрономы задавались вопросом, прошла ли реионизация мгновенно или постепенно вселенную с течением времени, но что более важно, они пытались изолировать, когда вселенная начала реионизацию. Измерения плотности и яркости галактики являются ключевыми для расчета скорости звездообразования, которые многое говорят о том, что произошло, когда. Астрономы смотрели на скорость звездообразования и скорость ионизации водорода.
Используя данные своего исследования и других исследований, они определили, что темпы звездообразования были значительно ниже - с 800 миллионов лет до примерно одного миллиарда лет после Большого взрыва, а затем и после него. Соответственно, они рассчитали, что скорость ионизации будет очень медленной в течение этого раннего времени из-за этой низкой скорости звездообразования.
«Мы были действительно удивлены тем, что уровень ионизации кажется таким низким, что противоречило бы утверждению спутника НАСА WMAP. Он пришел к выводу, что реионизация началась не позднее, чем через 600 миллионов лет после Большого взрыва », - отметил Оучи. «Мы думаем, что эту загадку можно объяснить более эффективными скоростями образования ионизирующих фотонов в ранних галактиках. Образование массивных звезд, возможно, было гораздо более энергичным, чем в современных галактиках. Меньше массивных звезд производят больше ионизирующих фотонов, чем много меньших звезд », - пояснил он.
Исследование будет опубликовано в декабрьском номере Astrophysical Journal.
Источник: EurekAlert
