У так звані темні віки історії Всесвіту його мали наповнювати теоретично передбачені темні галактики. І ось нещодавно «Дуже великий телескоп» (VLT) завдяки «підсвічуванню» близького квазара виявив цілу дюжину таких галактик.
У так звані історії Всесвіту його мали наповнювати теоретично передбачені, але донедавна не виявлені темні галактики. Вважається, що вони стали будівельним матеріалом для сучасних яскравих галактик, наповнених зорями, забезпечивши їх великою кількістю газу, з якого згодом і сформувалися нинішні світила.
У ті часи Всесвіт був заповнений воднем, гелієм і реліктовим випромінюванням. Зорі, а тим паче та інші яскраві джерела, ще не «прорізалися» з газових хмар.
Зрозуміло, що без яскравих джерел світла знайти об’єкти на відстані майже 13 млрд світлових років було непросто. Але «» (VLT) це вдалося. Чому? Темні віки завершувалися не всюди одночасно: подекуди вже встигли з’явитися квазари, а інші галактики й далі залишалися цілком темними. І сусідні квазари підсвітили своїх темних сусідів — точніше, їхній темний газ.
Саме його, як вважають астрономи, вони й побачили, виявивши таким чином ті самі темні галактики.
| Угорі — околиці квазара HE 0109-3518 у природному вигляді, унизу — з виділеними темними галактиками (сині лінії) та квазаром (червоний колір). (Тут і далі ілюстрації ESO, DSS 2, S. Cantalupo.) |
«Наш підхід до виявлення темної галактики простий: освітити її яскравим світлом, — пояснює , один зі співавторів дослідження. — Ми шукали флуоресцентне світіння газу в темних галактиках, освітлених ультрафіолетовим випромінюванням близького до них дуже яскравого квазара. Світло квазара змушує темну галактику світитися завдяки процесу, схожому на той, через який світяться білі речі, освітлені ультрафіолетовою лампою…»
Звісно, довелося зробити серію дуже тривалих експозицій, щоб виявити надзвичайно слабке флуоресцентне світіння темних галактик як світіння об’єктів на відстані понад 10 млрд світлових років. Як «підсвічування» використали особливо яскравий квазар HE 0109-3518. За допомогою приймача FORS2 астрономи побудували карту ділянки неба навколо HE 0109-3518, намагаючись виявити ультрафіолетове світіння газоподібного водню, на який падає інтенсивне випромінювання.
Через розширення Всесвіту, коли це світіння досягає VLT, воно спостерігається як відтінок видимого фіолетового світла. Це випромінювання атомів водню відоме як випромінювання . Воно виникає під час переходу електронів в атомах водню з другого на перший (найнижчий) енергетичний рівень і лежить в ультрафіолетовій ділянці спектра. Унаслідок розширення Всесвіту довжина хвилі світла, що поширюється від об’єкта, розтягується під час руху в просторі, і що далі поширюється хвиля, то сильніше вона розтягується. Оскільки червоний колір відповідає найбільшій довжині хвилі світла, яку сприймає людське око, цей процес виглядає як зміщення довжини хвилі в напрямку червоного краю спектра (звідси, до речі, й термін «червоне зміщення»). Квазар HE 0109-3518 розташований на червоному зміщенні z = 2,4, і ультрафіолетове випромінювання темних галактик зміщується у видиму ділянку спектра. Щоб виділити довжину хвилі, до якої зміщується флуоресцентне випромінювання, дослідники розробили вузькосмуговий фільтр із шириною смуги пропускання 4 нм. Його налаштували на центральну довжину хвилі близько 414,5 нм (фіолетовий відтінок), куди й має зміщуватися довжина хвилі випромінювання Лайман-альфа за z = 2,4.
| 12 темних галактик майже позбавлені зір; на зображенні світиться лише їхній газ — під дією ультрафіолету близького квазара. |
У підсумку після кількох років пошуків вдалося виявити одразу близько сотні газоподібних об’єктів на відстані кількох мільйонів світлових років від квазара. Потім довго аналізували, у яких із них світіння газу спричинене вже розпочатим процесом утворення власних зір, а які підсвічені лише ультрафіолетом квазара. Останніх об’єктів було дванадцять — і саме вони є справжніми темними галактиками. За оцінками, маса газу в кожній із них приблизно дорівнює мільярду мас Сонця, що для галактики небагато, але на першому етапі еволюції Всесвіту, до масових злиттів і поглинань, інакше й бути не могло.
Крім того, вдалося показати, що порівняно з типовою галактикою, у якій утворюються зорі й яка перебуває на тій самій стадії своєї історії, ефективність зореутворення в темній галактиці більш ніж у сотню разів нижча (ефективність зореутворення визначається як відношення маси новоутворених зір до маси газу, з якого зорі можуть сформуватися). Виявилося, що цим об’єктам знадобилося б понад 100 млрд років, аби їхній газ перетворився на світила, — термін, який більш ніж у сім разів перевищує час, що минув від початку існування Всесвіту. Результат узгоджується з нещодавніми теоретичними дослідженнями, які дійшли висновку, що через низький вміст металів багаті на газ маломасивні гало на великих червоних зміщеннях можуть мати дуже низьку інтенсивність зореутворення.
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):