Новые результаты работы космического телескопа Хаббл предполагают, что образование первых звезд и галактик в ранней Вселенной произошло раньше, чем предполагалось. Европейская команда астрономов не нашла никаких свидетельств о первом поколении звезд, известных как звезды Населения III, еще тогда, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет.
Исследование самых первых галактик остается серьезной проблемой в современной астрономии. Мы не знаем, когда и как образовались первые звезды и галактики во Вселенной. Эти вопросы могут быть решены с помощью космического телескопа Хаббл с помощью изображений дальнего космоса. Хаббл позволяет астрономам смотреть во Вселенную в пределах 500 миллионов лет от Большого взрыва.
Группа европейских исследователей во главе с Раханой Бхатавдекар из Европейского космического агентства приступила к изучению первого поколения звезд в ранней Вселенной. Эти звезды, известные как звезды населения III, были выкованы из исконного материала, появившегося в результате Большого взрыва. Звезды населения III, должно быть, были сделаны исключительно из водорода, гелия и лития, единственных элементов, которые существовали до того, как процессы в ядрах этих звезд могли создать более тяжелые элементы, такие как кислород, азот, углерод и железо.
Бхатавдекар и ее команда исследовали раннюю Вселенную от 500 миллионов до 1 миллиарда лет после Большого взрыва, изучая кластер MACSJ0416 и его параллельное облако с помощью космического телескопа Хаббл, совместно с данными, полученными с космического телескопа Spitzer и наземного очень большого телескопа Европейской южной обсерватории. «Мы не нашли никаких свидетельств существования этих звезд первого поколения населения III в этом космическом временном интервале», — сказала Бхатавдекар о новых результатах.
Этот результат был достигнут с помощью широкоугольной камеры 3 (Wide Field Camera 3) космического телескопа Хаббл и усовершенствованной камеры для съемок в рамках программы Hubble Frontier Fields. Эта программа (которая наблюдала шесть отдаленных скоплений галактик с 2012 по 2017 год) произвела самые глубокие наблюдения, когда-либо сделанные в скоплениях галактик и галактиками, расположенными позади них, которые были увеличены гравитационным эффектом линзирования, тем самым обнаружив галактики в 10-100 раз слабее, чем любые ранее наблюдавшиеся.
Массы скоплений галактик на переднем плане достаточно велики, чтобы искривлять и усиливать свет от более отдаленных объектов позади них. Это позволяет Хабблу использовать эти космические увеличительные стекла для изучения объектов, выходящих за пределы его номинальных эксплуатационных возможностей.
Бхатавдекар и ее команда разработали новую технику, которая удаляет свет из ярких галактик переднего плана, составляющих эти гравитационные линзы. Это позволило им обнаружить галактики с более низкими массами, чем когда-либо ранее наблюдавшиеся Хабблом, на расстоянии, соответствующем тому времени, когда Вселенной было меньше миллиарда лет. На данном этапе космического времени отсутствие доказательств существования экзотических звездных популяций и идентификация многих маломассивных галактик подтверждают предположение о том, что эти галактики являются наиболее вероятными кандидатами на реионизацию Вселенной. Этот период реионизации в ранней Вселенной приходится на период, когда нейтральная межгалактическая среда была ионизирована первыми звездами и галактиками.
«Эти результаты имеют глубокие астрофизические последствия, поскольку они показывают, что галактики должны были образоваться гораздо раньше, чем мы думали», — сказала Бхатавдекар. «Это также поддерживает идею о том, что маломассивные или слабые галактики в ранней Вселенной ответственны за реионизацию».
Эти результаты также позволяют предположить, что самое раннее образование звезд и галактик произошло гораздо раньше, чем можно было бы исследовать с помощью космического телескопа Хаббл. Это оставляет захватывающую область дальнейших исследований для предстоящего космического телескопа Джеймса Уэбба — для изучения самых ранних галактик Вселенной
Иллюстрация к статье:
Обсуждение