Кредит изображения: Хаббл
Международная группа астрономов собрала доказательства того, что галактики образовались очень быстро после Большого взрыва. Это означает, что им всего 1,5 миллиарда лет, время, когда Вселенная составляла всего 10% от ее нынешнего возраста. Считается, что эти скопления образовались так быстро, потому что эти области были невероятно плотными с материалом.
Оглядываясь назад во времени почти на 9 миллиардов лет, международная команда астрономов нашла зрелые галактики в молодой вселенной. Галактики являются членами группы галактик, которые существовали, когда Вселенной было всего 5 миллиардов лет, или около 35 процентов ее нынешнего возраста. Это убедительное доказательство того, что галактики, должно быть, начали формироваться сразу после Большого взрыва, было подкреплено наблюдениями, проведенными той же группой астрономов, когда они заглянули еще дальше назад во времени. Команда нашла эмбриональные галактики всего через 1,5 миллиарда лет после рождения космоса, или 10 процентов нынешнего возраста Вселенной. «Детские галактики» находятся во все еще развивающемся скоплении, самом отдаленном из когда-либо обнаруженных протокластеров.
Усовершенствованная камера для съемки (ACS) на борту космического телескопа им. Хаббла НАСА использовалась для наблюдения за массивным скоплением RDCS 1252.9-2927 и протокластером TN J1338-1942. Наблюдения рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» позволили определить массу и содержание тяжелых элементов в RDCS 1252, самом массивном из известных кластеров того времени. Эти наблюдения являются частью скоординированных усилий научной группы ACS по отслеживанию образования и эволюции скоплений галактик в широком диапазоне космического времени. АСУ был построен специально для исследований таких далеких объектов.
Эти данные также подтверждают наблюдения и теории о том, что галактики сформировались относительно рано в истории космоса. Существование таких массивных кластеров в ранней вселенной согласуется с космологической моделью, в которой кластеры образуются в результате слияния многих субкластеров во вселенной, где преобладает холодная темная материя. Точная природа холодной темной материи, однако, все еще не известна.
Первое исследование Хаббла показало, что галактики в RDCS 1252 сформировали основную массу своих звезд более 11 миллиардов лет назад (при красных смещениях более 3). Результаты были опубликованы в выпуске Astrophysical Journal от 20 октября 2003 года. Ведущий автор газеты - Джон Блейксли из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд.
Второе исследование Хаббла впервые обнаружило протокластер «галактик-младенцев», существовавший более 12 миллиардов лет назад (с красным смещением 4.1). Эти галактики настолько молоды, что астрономы все еще могут видеть шквал звезд, формирующийся в них. Галактики сгруппированы вокруг одной большой галактики. Эти результаты будут опубликованы в номере журнала Nature от 1 января 2004 года. Ведущий автор газеты - Джордж Майли из Лейденской обсерватории в Нидерландах.
«До недавнего времени люди не думали, что скопления существуют, когда Вселенной было всего около 5 миллиардов лет», - объяснил Блейксли.
«Даже если бы были такие скопления, - добавил Майли, - до недавнего времени астрономы считали, что найти скопления, существовавшие 8 миллиардов лет назад, было практически невозможно. На самом деле, никто не знал, когда началась кластеризация. Теперь мы можем это засвидетельствовать ».
Оба исследования привели астрономов к выводу, что эти системы являются прародителями скоплений галактик, наблюдаемых сегодня. «Кластер RDCS 1252 выглядит как современный кластер», - сказал Марк Постман из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, и соавтор обеих исследовательских работ. «На самом деле, если бы вы поместили его рядом с современным кластером, вы бы не знали, что есть что».
Сказка о двух скоплениях
Как галактики могут расти так быстро после большого взрыва? «Это случай, когда богатые становятся еще богаче», - сказал Блейксли. «Эти скопления росли быстро, потому что они расположены в очень плотных областях, поэтому материала достаточно, чтобы быстро собрать галактики-члены».
Эта идея подкрепляется рентгеновскими наблюдениями массивного кластера RDCS 1252. Чандра и XMM-Newton Европейского космического агентства предоставили астрономам самые точные на сегодняшний день измерения свойств огромного облака горячего газа, которое пронизывает массивный кластер. Этот газ по Фаренгейту с температурой 160 миллионов градусов (70 миллионов градусов по Цельсию) является резервуаром большинства тяжелых элементов в кластере и точным индикатором его общей массы. Документ Пьеро Розати из Европейской южной обсерватории (ESO) и его коллег, который представляет рентгеновские наблюдения RDCS 1252, будет опубликован в январе 2004 года в Astronomical Journal.
«Острое зрение Чандры определило форму ореола горячего газа и показало, что RDCS 1252 очень зрелый для своего возраста», - сказала Розати, обнаружившая кластер с помощью рентгеновского телескопа ROSAT.
RDCS 1252 может содержать много тысяч галактик. Однако большинство этих галактик слишком слабые, чтобы их обнаружить. Но мощные «глаза» ACS определили несколько сотен из них. Наблюдения с использованием Очень Большого Телескопа (VLT) ESO обеспечили точное измерение расстояния до скопления. Система ACS позволила исследователям точно определить формы и цвета 100 галактик, предоставив информацию о возрасте звезд, находящихся в них. Команда ACS подсчитала, что большинство звезд в скоплении были сформированы, когда Вселенной было около 2 миллиардов лет. Более того, рентгеновские наблюдения показали, что через 5 миллиардов лет после большого взрыва окружающий горячий газ был обогащен тяжелыми элементами этих звезд и был сметен с галактик.
Если большинство галактик в RDCS 1252 достигли зрелости и начинают жить в спокойной зрелости, то формирующиеся галактики в далеком протокластере находятся в их энергичной, неуправляемой молодости.
Протокластер TN J1338 содержит массивную эмбриональную галактику, окруженную небольшими развивающимися галактиками, которые выглядят как точки на изображении Хаббла.
Доминирующая галактика производит впечатляющие радиоизлучающие струи, питаемые сверхмассивной черной дырой глубоко в ядре галактики. Взаимодействие между этими струями и газом может стимулировать поток рождения звезды.
Открытие энергичной радиогалактики радиотелескопами побудило астрономов охотиться за более мелкими галактиками, составляющими основную часть скопления.
«Массивные скопления - это города вселенной, а радиогалактики внутри них - это дымовые трубы, которые мы можем использовать для их нахождения, когда они только начинают формироваться», - сказала Майли.
Эти два открытия подчеркивают силу объединения наблюдений от многих разных телескопов, которые обеспечивали видения далекой вселенной в диапазоне длин волн. Усовершенствованная камера Хаббла предоставила важную информацию о структуре обоих далеких скоплений галактик. Рентгеновское зрение Чандры и XMM-Ньютона дало необходимые измерения первичного газа, в который встроены галактики в RDCS 1252, и точные оценки общей массы, содержащейся в этом скоплении. Большие наземные телескопы, такие как VLT, обеспечивали точные измерения расстояния обоих скоплений, а также химического состава галактик в них.
Команда ACS проводит дальнейшие наблюдения за далекими скоплениями, чтобы укрепить наше понимание того, как эти молодые скопления и их галактики эволюционируют в форму вещей, наблюдаемых сегодня. Их запланированные наблюдения включают использование наблюдений в ближней инфракрасной области для анализа скоростей звездообразования в некоторых целевых кластерах, включая RDCS 1252, для измерения космической истории звездообразования в этих массивных структурах. Команда также ищет области вокруг нескольких ультра-далеких радиогалактик для дополнительных примеров протокластеров. Конечная научная цель команды - создать полную картину эволюции кластеров, начиная с формирования в самые ранние эпохи и детализируя эволюцию до сегодняшнего дня.
Первоисточник: Пресс-релиз Хаббла
