Новый вид с космического телескопа Хаббла показывает некоторые из первых ярких галактик, появившихся во Вселенной, появившихся около 13 миллиардов лет назад, или 900 миллионов лет после Большого взрыва. Галактики, подобные этим, не были видны через 700 миллионов лет после Большого взрыва, поэтому меньшие галактики, должно быть, довольно быстро слились воедино, чтобы они стали большими и яркими. Открытия были сделаны в сверхглубоком поле Хаббла и в полях глубокой разведки происхождения Большой обсерватории.
Систематический поиск первых ярких галактик, сформировавшихся в ранней Вселенной, показал резкий скачок числа таких галактик около 13 миллиардов лет назад. Эти наблюдения на самых ранних этапах эволюции галактик дают новое доказательство иерархической теории образования галактик - идеи о том, что большие галактики со временем накапливались, когда меньшие галактики сталкивались и сливались.
Астрономы Рихард Бувенс и Гарт Иллингворт из Калифорнийского университета в Санта-Круз использовали космический телескоп Хаббл для исследования образования галактик в течение первых 900 миллионов лет после Большого взрыва. Свои последние результаты они сообщили в выпуске журнала «Природа» от 14 сентября.
Глубокие наблюдения в трех темных участках неба - сверхглубоком поле Хаббла и полях глубокой разведки происхождения Великих обсерваторий - собрали слабый свет, испущенный 13 миллиардами лет назад звездами в первозданных галактиках. Только самые яркие галактики могут быть обнаружены на таких больших расстояниях.
«Это самые глубокие инфракрасные и оптические данные за всю историю. Мы смотрим на очень раннюю стадию накопления галактик », - сказал Иллингворт, профессор астрономии и астрофизики в UCSC.
Исследователи наблюдали сотни ярких галактик примерно через 900 миллионов лет после Большого взрыва. Но когда они посмотрели глубже, примерно на 200 миллионов лет назад, они нашли только одну. По словам Иллингворта, некоторое ослабление критериев поиска привело к появлению еще нескольких кандидатов, но очевидно, что за эти 200 миллионов лет произошло много изменений.
«Больших, более ярких галактик просто не было на месте через 700 миллионов лет после Большого взрыва. Однако спустя 200 миллионов лет их стало намного больше, поэтому, должно быть, за это время произошло много слияний небольших галактик », - сказал он.
Астрономы могут определить, когда свет излучался из отдаленного источника посредством его красного смещения, мера того, как расширение Вселенной растягивало длины волн света, когда он путешествовал в пространстве на огромные расстояния. Боувенс, научный сотрудник UCSC и первый автор газеты «Природа», разработал программное обеспечение для систематического просеивания данных Хаббла в поисках галактик с высоким красным смещением.
Данные поступили от двух мощных инструментов на Хаббле, усовершенствованной камеры для съемки (ACS) и ближней инфракрасной камеры и многообъектного спектрографа (NICMOS). Исследователи сравнили количество галактик, обнаруженных при красном смещении от 7 до 8 (700 миллионов лет после Большого взрыва), с тем, что они могли бы ожидать, если бы тогда население галактик было таким же, как население, которое они наблюдали при красном смещении 6 (200). миллион лет спустя). В зависимости от строгости своих критериев отбора, они нашли одну галактику, где они ожидали 10, или четыре, где они ожидали 17.
«Наш подход обеспечивает очень количественный способ измерения накопления структуры во вселенной, поэтому мы можем видеть, как быстро она менялась с течением времени, когда меньшие галактики объединялись в более крупные», - сказал Боувенс.
Галактики, наблюдаемые в этом обзоре, намного меньше, чем наш собственный Млечный Путь и другие гигантские галактики, наблюдаемые сегодня в соседней вселенной. Эти ранние галактики также горели звездообразованием, испуская голубоватый свет, который переместился на красный свет во время его 13-миллиардного путешествия к чувствительным детекторам Хаббла.
«Удивительно, что мы можем оглянуться назад на 13 миллиардов лет. Мы смотрим на галактики, которые уже эволюционировали из более мелких предшественников, но прошло всего несколько сотен миллионов лет после образования первых звезд », - сказал Иллингворт.
Если Млечный Путь - галактический пожилой человек, то эти галактики являются малышами или дошкольниками. На данный момент исследователи не могут обнаружить еще более мелкие галактики, которые должны были объединиться, чтобы сформировать эти первые яркие галактики.
Но семена этих первых галактик можно увидеть в космическом микроволновом фоновом излучении, которое было недавно и точно измерено микроволновым зондом анизотропии Уилкинсона (WMAP), который показывает небольшие флуктуации плотности в удивительно однородной вселенной примерно через 400 000 лет после Большого взрыва.
«В самом начале эволюции Вселенной все было очень гладко. Но со временем Вселенная становилась все более и более клочковатой, поскольку гравитация притягивала все больше вещества в более плотные области », - сказал Боувенс. «Наши наблюдения ранних галактик позволяют нам измерить, как быстро развивалась Вселенная от небольших скоплений к большим».
По словам Иллингворта, обнаружение первых образовавшихся галактик станет возможным благодаря преемнику космического телескопа Джеймса Уэбба, преемника которого станет Хаббл, который планируется запустить в 2013 году. Дополнительная информация о поиске первых галактик доступна в Интернете по адресу http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Источник: пресс-релиз UCSC
