Открытие самой далекой галактики с помощью гравитационной линзы

Международная команда астрономов открыла самую далекую галактику из известных к настоящему времени, объединив уникальную четкость изображений, получаемых Космическим телескопом Хаббла НАСА, с проникающей способностью телескопов У.М.Кека и при дополнительной поддержке космической гравитационной линзы. По результатам, основанным на оценке возраста Вселенной в 14 миллиардов лет, молодая галактика находится на расстоянии 13 миллиардов световых лет от нас. Это означает, что эта галактика родилась, когда Вселенной было меньше миллиарда лет, то есть задолго до эры формирования основной массы галактик и начала их эволюции.

Детальное изображение показывает, что яркие плотные скопления массивных звезд питают светимость этого объекта. Благодаря вспышке звездообразования, эта галактика сама по себе является одной из самых ярких молодых галактик во Вселенной и превосходит сияние нашего Млечного Пути в 10 с лишним раз. "Мы восхищены тем, что стали очевидцами самых ранних стадий образования объекта, который с большой вероятностью может стать массивной галактикой, похожей на наш Млечный Путь,'' -- сказал Гарт Иллингворт из университета Калифорнии, Санта Круз. "Этот объект -- ключ к расшифровке процессов в молодых галактиках, с его помощью нами получены новые представления о грандиозных событиях, происходивших во время формирования галактик.''

"Мы были вдохновлены тем, что возможно нашли уникальный пример галактики, формирующейся в эпоху самых ранних квазаров,'' -- сказал Марийн Франкс из университета Гронингена в Нидерландах. Гравитационные линзы, предсказанные в общей теории относительности Эйнштейна, представляют из себя массивные скопления вещества (например, скопления галактик), искривляющие пространство в своей окрестности. Тем самым они изгибают лучи вокруг центрального тела линзы, что позволяют наблюдать свет более удаленных объекты на Земле благодаря значительному усилению. Наш объект столь далек, что детальное его наблюдение не было бы возможно ни на Хаббле, ни на Кеке, если бы его свет не усиливался гравитационной линзой, создаваемой скоплением галактик, находящимся гораздо ближе к нам - на расстоянии 5 миллиардов световых лет. Благодаря столь редкому и удачному расположению молодой галактики позади скопления, астрономы получили восхитительное изображение, раз в 5-10 лучше, чем при наблюдении на Хаббле на таком расстоянии без помощи гравитационной линзы. Характерным признаком линзирования является размазывание изображения удаленной галактики в виде дуги под влиянием гравитации скопления галактик, находящегося между нами и объектом. Размазанное изображение галактики выделяется своим необычно красным цветом. "Такие галактики с усиленным блеском уже наблюдались ранее, но никогда они не имели такого цвета. Необычный цвет этой галактики объясняется поглощением в космическом веществе между нами и галактикой, и наводит на мысль о том, что она находится на большом расстоянии,'' -- говорит Франкс.

Подозрение об удаленности линзированного объекта было подтверждено командой астрономов, проводивших спектроскопические наблюдения на одном из 10-м телескопов Кека на Мауна Кеа, Гавайи. Целью наблюдений было измерение красного смещения, а значит и расстояния, основанном на измерении сдвига излучения к красному краю видимого спектра. Полученное красное смещение (z=4.92) соответствует очень ранней эпохе, когда галактики только начинали формироваться во Вселенной. Хотя и известны кандидаты в еще более удаленные объекты, это не было спектроскопически подтверждено. Ранее наиболее удаленным объектом был квазар PC1247+34 (z=4.90).

"Основываясь на этом снимке, мы можем начинать делать выводы о раннем развитии галактик,'' -- говорит Иллингворт. "Узелки показывают, что звездообразование происходит в крошечных областях по сравнению с конечным размером галактики.'' Это позволяет прояснить точку зрения астрономов на образование галактик, как процесс, происходящий внутри облака горячего газа, с центрами интенсивного звездообразования, сильными ветрами и "слияниями'' -- столкновениями плотных областей звездообразования. При помощи спектроскопических возможностей Кека астрономам также впервые удалось измерить движения газа внутри столь удаленной галактики. При наблюдениях был обнаружен газ со скоростью около 200 км/сек, который вероятно ускорен энергией взрывов сверхновых и разлетается как следы фейерверка. "Мощные ветра, наблюдаемые нами, говорят о том, что молодые галактики теряют много вещества, обогащая таким образом пустое пространство вокруг себя,'' -- объясняет Франкс. "Многие астрономы предполагали существование таких ветров в столь удаленных галактиках, а теперь у нас есть объект, в котором мы можем их прямо наблюдать. Удивительно, что самая удаленная галактика, известная к настоящему времени, позволила увидеть наиболее детальную картину событий в таких галактиках.''

Credit: Marijn Franx (University of Groningen, The Netherlands), Garth Illingworth (University of California, Santa Cruz) and NASA

Источник: StSci, Перевод: Scientific.ru.