13.7K
Благодаря острому зрению космического телескопа «Hubble» и естественной природной линзе астрономы смогли «добраться» до далекой древней галактики, свет от которой шел к Земле примерно 11 миллиардов лет, и отследить процесс убегания из нее ионизирующих фотонов, сыгравший важную роль в эволюции ранней Вселенной. Полученные снимки и выводы ученых представлены в журнале Science.
«Массивное скопление, расположенное в 4,6 миллиарда световых лет от нас, увеличило эту галактику в 50 раз и по меньшей мере спроецировало 12 ее копий на небе. Это позволило нам в недоступных ранее подробностях исследовать область интенсивного звездообразования у столь далекого объекта и показать, что ионизирующее излучение практически беспрепятственно выходит из него в окружающую среду», – рассказывают авторы исследования.
Конечная скорость света означает, что, заглядывая в самые отдаленные области космоса, мы можем путешествовать назад во времени и изучать, как формировались и эволюционировали галактики на протяжении всей истории Вселенной. Однако детальное исследование наиболее древних из них довольно сложная задача: при прямых наблюдениях изображение любой далекой галактики занимает всего несколько пикселей даже на самых лучших снимках «Hubble», при этом эти объекты настолько тусклые, что едва различимы на общем фоне.
Однако природа предоставила нам инструмент для преодоления этих препятствий, явление, известное как гравитационное линзирование: если далекий источник и массивный объект, такой как скопление галактик, идеально выровнены вдоль линии обзора, природная линза растягивает и увеличивает его изображение в несколько раз и, зачастую, создает «копии». Это позволяет астрономам исследовать, например, самые древние галактики, раскрывая в них явления, которые иначе были бы невидимы.
«Менее чем через миллиард лет после Большого взрыва появились первые звезды и одна за другой осветили холодную и темную раннюю Вселенную. Энергичное ультрафиолетовое излучение, испускаемое этими горячими светилами в молодых галактиках, ионизировало большую часть ранее нейтрального межгалактического водорода, в итоге сделав пространство прозрачным. Однако понимание того, каким образом ионизирующие фотоны покидали свои галактики в количествах, достаточно больших для повторной ионизации всей межгалактической среды, ранее было осложнено малой выборкой наблюдаемых примеров», – отмечают авторы исследования.
Сделать шаг на пути к раскрытию тайн Эпохи реионизации Эмилю Ривера-Торсену из Института теоретической физики при Университете Осло (Норвегия) и его команде помогло массивное скопление галактик и далекий источник PSZ1-ARC G311.6602–18.4624, так же известный как Sunburst Arc. Эта галактика периода пост-реонизации предстала на снимках «Hubble» в виде четырех дуг, содержащих двенадцать изображений одной и той же области звездообразования, которая испускает ультрафиолетовое излучение, является домом очень молодых светил возрастом менее 3 миллионов лет и характеризуется низким содержанием элементов тяжелее водорода и гелия.
«Сравнив яркость излучения этого региона во всех «клонах» древней галактики, мы выяснили, что поток ионизирующих фотонов убегает из нее в окружающее межгалактическое пространство через узкие каналы, проложенные в нейтральном газообразном водороде. И несмотря на то, что Sunburst Arc наблюдается нами уже после Эпохи реионизации, она дает нам первую возможность для детального изучения того, как ионизирующее излучение покидало галактики со вспышками звездообразования в ранней Вселенной», – заключают авторы исследования.