13 далеких галактик найдено в образце неба. Изображение предоставлено: ESO. Нажмите, чтобы увеличить.
Одна из основных целей наблюдательной космологии - проследить, как образовывались и развивались галактики, и сравнивать их с предсказаниями теоретических моделей. Поэтому важно знать как можно точнее, сколько галактик присутствовало во Вселенной в разные эпохи.
Это легче сказать, чем сделать. Действительно, если считать галактики по глубоким астрономическим изображениям относительно просто, то измерить их расстояние - следовательно, эпоху в истории Вселенной, где мы ее видим [1] - гораздо сложнее. Для этого необходимо взять спектр галактики и измерить ее красное смещение [2].
Однако для самых слабых галактик - которые, скорее всего, самые дальние и, следовательно, самые старые - это требует много времени наблюдения на самом большом из телескопов. Таким образом, до настоящего времени астрономы должны были сначала тщательно выбирать подходящие галактики с высоким красным смещением, чтобы минимизировать время, затрачиваемое на измерение расстояния. Но кажется, что астрономы были слишком осторожны в этом, и, следовательно, имели неправильное представление о населении галактик.
Было бы лучше «просто» наблюдать на данном участке неба все галактики, которые ярче, чем заданный предел. Но если смотреть на один объект за раз, такое исследование невозможно.
Чтобы принять вызов, команда французских и итальянских астрономов [3] использовала максимально большой телескоп с узкоспециализированным, очень чувствительным прибором, который способен одновременно наблюдать очень большое количество (слабых) объектов в удаленной вселенной.
Астрономы использовали VIsible Multi-Object Spectrograph (VIMOS) на Мелипале, одном из 8,2-метровых телескопов очень большого телескопического массива ESO. VIMOS может наблюдать спектры около 1000 галактик за одну экспозицию, из которых можно измерить красные смещения, а значит и расстояния. Возможность наблюдать две галактики одновременно была бы эквивалентна использованию двух телескопов VLT Unit одновременно. Таким образом, VIMOS эффективно увеличивает эффективность VLT в сотни раз.
Это позволяет за несколько часов завершить наблюдения, которые заняли бы месяцы всего несколько лет назад. Обладая возможностями, в десять раз более производительными, чем у конкурирующих инструментов, VIMOS впервые дает возможность провести непредвзятую перепись далекой Вселенной.
Используя высокую эффективность прибора VIMOS, команда астрономов приступила к глубокому исследованию VIMOS VLT (VVDS), целью которого является измерение в некотором выбранном участке неба красного смещения всех галактик ярче, чем величина 24 в красном, то есть галактики, которые до 16 миллионов слабее, чем то, что видит невооруженный глаз.
В общей выборке из примерно 8000 галактик, отобранных только на основе их наблюдаемой яркости в красном свете, почти 1000 ярких и энергично звездообразующих галактик были обнаружены в эпоху через 1500-545 миллионов лет после Большого взрыва (красное смещение между 1,4 и 5) ,
«К нашему удивлению, - говорит Оливье Ле Февр, из Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Франция) и со-лидер проекта VVDS, - это в два-шесть раз выше, чем было обнаружено в предыдущих работах. Эти галактики были пропущены, потому что предыдущие исследования выбирали объекты гораздо более ограничительным образом, чем мы. И они сделали это, чтобы учесть гораздо более низкую эффективность инструментов предыдущего поколения ».
Хотя наблюдения и модели неизменно указывают на то, что Вселенная еще не образовала много звезд в течение первого миллиарда лет космического времени, открытие, сделанное учеными, требует существенного изменения в этой картине.
Объединяя спектры всех галактик в заданном диапазоне красных смещений (то есть принадлежащих к одной и той же эпохе), астрономы могли оценить количество звезд, образованных в этих галактиках. Они обнаруживают, что галактики в молодой Вселенной превращаются в звезды, в 10-100 раз превышающие массу нашего Солнца за год.
«Это открытие означает, что в начале жизни Вселенной галактики образовали гораздо больше звезд, чем предполагалось ранее», - объясняет Джанпаоло Веттолани, другой со-лидер проекта VVDS, работающий в INAF-IRA в Болонье (Италия). «Эти наблюдения потребуют глубокой переоценки наших теорий формирования и эволюции галактик в изменяющейся Вселенной».
Теперь астрономам остается объяснить, как можно создать такое большое население галактик, производя больше звезд, чем предполагалось ранее, в то время, когда Вселенная составляла примерно 10-20% от ее нынешнего возраста.
Источник: ESO News Release
