Астрономи, що працюють на Великому субміліметровому масиві радіотелескопів Атаками (ALMA), нещодавно повідомили про відкриття двох галактик, які ми бачимо у тому вигляді, у якому вони були за кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху. Цікавим є те, що раніше ці галактики не помічали через велику кількість міжгалактичного пилу, що закривала їх від нас. Побачити їх допомогло нещодавнє дослідження неба в ультрафіолетовому діапазоні, результати якого опубліковано у Nature.
Невидимі галактики REBELS-12-2 та REBELS-29-2. ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), NASA / ESA Hubble Space Telescope, ESO, Fudamoto et al.
Як можна було не помітити галактику?
Чим далі від нас знаходиться галактика, тим сильніше зміщені у червоний бік лінії її спектра. Це явище називається червоним зміщенням і виражається величиною z. Чим більша z, тим далі від нас знаходиться галактика, і тим у більш давній час ми її бачимо. Особливо вчених цікавлять галактики із z від 6,4 до 15. Таке червоне зміщення відповідає відстані від 12,9 до 13,2 мільярда світлових років і періоду в історії Всесвіту, який називається епохою реіонізації. Саме в цей період у Всесвіті запалали перші зірки та галактики.
Спостерігаючи за галактиками із великим червоним зміщенням у різних діапазонах можна дізнатися, яка кількість зірок утворювалася у них щорічно у ті давні часи. Однак відстань у кілька мільярдів світлових років означає, що для променю світла вірогідність зустріти на своєму шляху скупчення міжзоряного пилу дуже велика. Пил дуже добре поглинає випромінювання видимої та інфрачервоної частин спектру. Тож у вчених давно була підозра, що частину молодих галактик ми просто не бачили. Як, наприклад, REBELS-12-2 та REBELS-29-2, які відшукали дослідники з Технологічного університету Свінбурну та Сіднейської обсерваторії.
Як їх знайшли?
Масив радіотелескопів у пустелі Атакама, відомий як ALMA, якнайкраще підходить для вивчення галактик із z>6 в ультрафіолетовому діапазоні. Програма отримала назву Reionization-Era Bright Emition Lane Survay або REBELS. Для дослідження астрономи відібрали 40 яскравих в ультрафіолетовому діапазоні галактик. Для кожної із цих галактик були отримані спектрограми в інфрачервоному, оптичному та ультрафіолетовому діапазонах.
У двох галактик REBELS-12 та REBELS-29 в ультрафіолетовому спектрі виникали ніби додаткові емісійні лінії. В інфрачервоному та оптичному діапазонах нічого подібного не було. Вчені проаналізували первинні дані, що надходили із антен ALMA, та встановили, що джерелом цих додаткових емісійних ліній є ділянки космосу поруч із галактиками, які на усіх знімках виглядали порожнім місцем. Однак в ультрафіолетовому діапазоні із цих ділянок надходило інтенсивне випромінювання, що було порівнюване із випроміненням від галактики. Вчені зрозуміли, що мають справу із двома галактиками, які повністю приховані за хмарами космічного пилу. При цьому червоне зміщення у цих галактик становить 6,4 та 7,8, тобто ми бачимо їх такими, якими вони були наприкінці ери реіонізації, приблизно 13 мільярдів років тому.