Изображение из исследования SHARDS. Предоставлено: исследовательская группа SHARDS.
Новые изображения раскрыли подробные сведения о том, как образовались первые звезды и структуры во Вселенной, и предполагают, что формирование галактики началось судорожно.
Международная группа астрономов из Ноттингемского университета и Центра астробиологии (CAB, CSIC-INTA) использовала данные Космический телескоп Хаббла (HST) и Gran Telescopio Canarias (GTC), так называемые пограничные поля, для обнаружения и изучения самых маленьких самых слабых галактик в ближайшей Вселенной. Это показало, что формирование галактики могло быть прерывистым. Первые результаты только что опубликованы в журнале. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества (MNRAS).
Один из самых интересных вопросов, на который астрономы пытались ответить на протяжении десятилетий, - это то, как и когда образовались первые галактики. Что касается того, как это происходит, одна из возможностей состоит в том, что формирование первых звезд в галактиках началось в устойчивом темпе, постепенно создавая все более и более массивную систему. Другая возможность состоит в том, что образование было более бурным и прерывистым, с интенсивными, но недолговечными вспышками звездообразования, вызванными такими событиями, как слияния и усиленная аккреция газа.
«Формирование галактик можно сравнить с автомобилем», — объясняет Пабло Г. Перес-Гонсалес, один из соавторов статьи, член Центра астробиологии (CAB/CSIC-INTA) в Испанияи главный исследователь международного сотрудничества, стоявшего за этим исследованием. «Первые галактики могли иметь «дизельный» звездообразующий двигатель, который медленно, но непрерывно добавлял новые звезды без особого ускорения и плавно превращал газ в относительно маленькие звезды в течение длительных периодов времени. Или формирование могло быть скачкообразным, со вспышками звездообразования, производящими невероятно большие звезды, которые разрушают галактику и заставляют ее прекратить свою активность на некоторое время или даже навсегда. Каждый сценарий связан с различными процессами, такими как слияние галактик или влияние сверхмассивных черных дыр, и они влияют на то, когда и как образовались углерод или кислород, необходимые для нашей жизни».
Используя силу гравитационного линзирования некоторых из самых массивных скоплений галактик во Вселенной с исключительными данными GTC, полученными в рамках проекта под названием Survey for high-z Red and Dead Sources (SHARDS), астрономы искали близлежащие аналоги самых первых галактик, образовавшихся в Вселенная, чтобы их можно было изучить более подробно.
Доктор Алекс Гриффитс из Университета Ноттингема был одним из ведущих британских исследователей, участвовавших в исследовании, он объясняет: «Пока у нас не будет нового космического телескопа Джеймса Уэбба, мы не сможем наблюдать первые когда-либо сформированные галактики, они слишком тусклые. Поэтому мы искали похожих животных в ближайшей Вселенной и препарировали их с помощью самых мощных телескопов, которые у нас есть сейчас ».
Исследователи объединили мощь самых передовых телескопов, таких как HST и GTC, с помощью «естественных телескопов». Профессор Крис Конселис из Манчестерского университета, соавтор исследования, сказал: «Некоторые галактики живут большими группами, которые мы называем скоплениями, которые содержат огромное количество массы в виде звезд, но также и газа и темная материя. Их масса настолько велика, что они искривляют пространство-время и действуют как естественные телескопы. Мы называем их гравитационными линзами, и они позволяют нам видеть слабые и далекие галактики с повышенной яркостью и с более высоким пространственным разрешением ».
Наблюдения за некоторыми из этих массивных скоплений, действующих как гравитационные телескопы, составляют основу обзора Frontier Field. Исследование показало, что формирование галактики, вероятно, будет прерывистым, со вспышками активности, за которыми следуют затишья. Доктор Гриффитс из Ноттингемского университета сказал: «Наш главный результат заключается в том, что начало формирования галактики прерывистое, как рывки автомобильного двигателя, с периодами усиленного звездообразования, сменяющимися сонными интервалами. Маловероятно, что слияния галактик сыграли существенную роль в запуске этих вспышек звездообразования, и более вероятно, что из-за альтернативных причин, усиливающих аккрецию газа, нам необходимо по области применения для этих альтернатив.
«Мы смогли найти эти объекты благодаря высококачественным данным SHARDS в сочетании с данными изображений, полученных с космического телескопа Хаббл, для обнаружения горячего газа, нагретого недавно образовавшимися звездами в очень маленьких галактиках. Этот горячий газ излучает волны определенной длины, которые мы называем линиями излучения, точно так же, как неоновый свет. Анализ этих эмиссионных линий может дать представление о формировании и эволюции галактики ».
«Наблюдения SHARDS Frontier Fields, проведенные с помощью GTC, предоставили самые глубокие данные, когда-либо полученные для открытия карликовых галактик по их эмиссионным линиям, что позволяет нам идентифицировать системы с недавно начавшимся звездообразованием», - добавляет Перес-Гонсалес, один из соавторов газета и главный исследователь проекта GTC SHARDS Frontier Fields.
Ссылка: «Галактики с линиями излучения в пограничных полях SHARDS I: отбор кандидатов и открытие источников излучения Bursty Ha» 20 октября 2021 г., Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
DOI: 10.1093 / mnras / stab2566
