У космосі виявили кисень віком майже 13,3 млрд. років

У космосі виявили кисень віком майже 13,3 млрд. років
Галактика MACS1149-JD1 через телескоп VLT

У галактиці під назвою MACS1149-JD1, що розташована на відстані 13,28 мільярдів світлових років, астрономи знайшли кисень, який, на їхню думку, міг з’явитися там вже через 500 мільйонів років після Великого вибуху. Вчені, які написали про це відкриття статтю в журналі Nature, говорять, що це найвранішнє за шкалою віку Всесвіту виявлення кисню. Більш того, відкрита дослідниками галактика виявилася найдальшою галактикою з визначеною відстанню. Моделі показують, що перші зірки в ній почали формуватися ще понад 13,5 мільярдів років тому.

Після Великого вибуху у Всесвіті відбувалися складні процеси – спочатку народжувалися кварки, адрони і інші субатомні частинки, а слідом за ними з’являлися перші атоми, які увійшли до складу первинної зоряної речовини. Коли відбулася рекомбінація водню і Всесвіт почав охолоджуватися, він поринув в «темні століття». Тоді ще не запалилися перші зірки і не народилися квазари – активні ядра галактик з надмасивною чорною дірою всередині. Ця епоха завершилася «космічним світанком» – виникненням древніх галактик, які ми реєструємо сьогодні. Їх пошук важливий для того, щоб визначити, як відбувалася еволюція Всесвіту і основних хімічних елементів.

Міжнародна група астрономів під керівництвом Такуя Хашимото з Університету Саньо в Осаці спостерігала за допомогою телескопа ALMA за дуже далекою галактикою MACS1149-JD1 і виявила слабке світіння іонізованого кисню. Внаслідок розширення Всесвіту довжина хвилі спочатку інфрачервоного випромінювання за час його подорожі в просторі збільшилася більше ніж в десять разів. Червоне зміщення джерела вказало, що зареєстрований вченими сигнал був виданий 13,3 мільярдів років тому, тобто лише через 500 мільйонів років після Великого Вибуху. Це найбільша відстань, на якій будь-коли реєстрували кисень, і його присутність свідчить, що в цій галактиці повинні існувати і ранні покоління зірок.

До того ж до випромінювання кисню, зареєстрованому на ALMA, дослідники за допомогою телескопа VLT помітили і більш слабке випромінювання водню. Відстань до галактики, визначена за цими спостереженнями, узгоджується з тим, що було отримано по лінії кисню. Таким чином, MACS1149-JD1 виявляється найдальшою галактикою з найбільш точно визначеною відстанню і найдальшою галактикою, що коли-небудь спостерігалася комплексом радіотелескопів ALMA або VLT.

У космосі виявили кисень віком майже 13,3 млрд. років
Галактика MACS1149-JD1 через космічний телескоп «Хаббл». Білими контурами показані зони іонізованого кисню, які побачив телескоп ALMA

«Ми бачимо цю галактику в епоху, коли Всесвіту було всього 500 мільйонів років – і виявляється, що в цей час він вже був населений зрілими зірками, – пояснює Ніколя Лапорт, другий автор статті. – Ми можемо використовувати цю галактику для зондування більш раннього, повністю невідомого періоду космічної історії».

Протягом деякого часу після Великого Вибуху у Всесвіті не було кисню: він з’явився в результаті процесів синтезу в надрах перших зірок і потім, коли відбувалися спалахи наднових, розсіювався в просторі. Реєстрація кисню в MACS1149-JD1 показує, що всього через 500 мільйонів років після початку Всесвіту ці ранні покоління зірок вже сформувалися і встигли зробити досить багато кисню. Щоб з’ясувати, коли перші світила почали зароджуватися, дослідники реконструювали ранню історію MACS1149-JD1 по інфрачервоним даним, отриманим телескопами «Хаббл» і «Спітцер». Виявилося, що спостережувану яскравість галактики добре пояснює модель, де початок зореутворення відноситься до епохи лише через 250 мільйонів років після Великого вибуху. При цьому сьогодні вважають, що «темні століття» настали через 377 мільйонів років після народження Всесвіту – тобто слід припускати, що MACS1149-JD1 почала формуватися ще в епоху рекомбінації.

Тобто MACS1149-JD1 змушує вчених знову замислитися над питанням, коли виникли перші галактики. Вік відкритого ними об’єкта вказує на те, що вони існували задовго до тієї епохи, на якій ми здатні зараз їх реєструвати.

У минулому найдальший кисень був виявлений в галактиці, яка народилася через 700 мільйонів років після Великого вибуху. Його кількість, згідно з оцінками дослідників, виявилася приблизно в десять разів менша спостережуваної кількості кисню в Сонці.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*