Використовуючи гравітаційне лінзування, ми можемо спостерігати гази з яких виникли перші галактики.
Науковці з’ясували, що Великий Вибух стався близько 13,8 мільярдів років тому. Незабаром після Великого Вибуху масивні хмари здебільшого газоподібного водню, відомі як системи поглинання Лайман-α (Damped Lyman-α systems, DLA), повільно почали конденсуватися в перші зорі. Потім досить великі групи зір та інша речовина об’єдналися й утворили галактики.
Системи поглинання Лайман-α діють як галактичні розсадники і їх можна спостерігати донині. У дослідженні, результати якого оприлюднив журнал Nature, міжнародна група науковців використала нову методику виявлення DLA. Вона застосовує як новий приймач випромінювання, та і невелику допомогу від Всесвіту, що є фантастичним наслідком загальної теорії відносності Айнштайна.
У наявному раніше методі спостереження за хмарами DLA астрономи використовують квазари, як джерела випромінювання, що «підсвічують» невидимі об’єкти. Квазари — це надмасивні чорні діри, які спричиняють гамма-випромінювання з своїх околиць. Коли випромінювання, генероване квазаром, перш ніж досягти Землі, проходить крізь DLA, частину гамма-променів поглинає щільний атомарний газ, який складає DLA. Внаслідок цього залишаються «відбитки пальців» у вигляді ліній поглинання. Але цей метод нічого не говорить нам про геометрію чи розміри галактичних розсадників, даючи нам лише інформацію про ділянку, через яку пройшло гамма-випромінювання від квазара.
«DLA є ключем до розуміння того, як утворюються галактики у Всесвіті, але ці об’єкти, зазвичай, важко спостерігати, бо хмари занадто розсіяні і самі не випромінюють світло», — сказав перший автор нової статті Ронґмон Бордолой (Rongmon Bordoloi), доцент фізики в Університеті штату Північна Кароліна, США.
Замість методу квазара, який астрономи використовують протягом десятиліть, наукова група, до якої входять співробітники Австралійського технологічного університету Суінберна та Австралійського національного університету, знайшла спосіб використати гравітаційне лінзування для збільшення двох DLA. Їхній вік становить 11 мільярдів років і вони містяться в материнських галактиках.
«Галактики, що зазнали ефекту гравітаційного лінзування, — це галактики, які здаються розтягнутими і яскравішими», — зауважив Бордолой. «Це тому, що перед галактикою лежить структура (небесне тіло чи система небесних тіл — Ред.) з великою масою. Вона своєю гравітацією заломлює світло від галактики на його шляху до нас. Тому ми спостерігаємо збільшене зображення об’єкта — це як використання космічного телескопа, який підвищує збільшення і дає нам краще зображення.
«Перевага в цьому подвійна. По-перше, фоновий об’єкт витягнутий по небу і яскравий, тому легко отримувати спектр від різних його частин. По-друге, оскільки лінзування розширює об’єкт, ви можете досліджувати його на дуже малих масштабах. Наприклад, якщо розмір об’єкта становить один світловий рік, ми можемо вивчати маленькі фрагменти з дуже високою точністю».
На малюнку художника показано дію скупчення галактик як гравітаційної лінзи, що посилює світло від фонової галактики і розширює її зображення. Це спричиняє появу яскравішого зображення (його показано на прямокутній панелі), яке легше виявити за допомогою телескопа. Автор зображення Адам Макаренко, Обсерваторія імені Кека. Фото з сайту https://cosmosmagazine.com.
Після того, як космічний телескоп виконає свою роботу і розтягне DLA на небесній сфері, найважче — отримати дані. Зазвичай, це дуже складне і трудомістке завдання. Наукова група подолала його, виконавши спектроскопію інтегрального поля за допомогою приймача Keck Cosmic Web Imager, встановленого на телескопі «Кек-ІІ» в Обсерваторії імені Кека на Гаваях. Цей вид спектроскопії дав змогу дослідникам отримати спектр для кожного окремого пікселя на двовимірній ділянці неба, яку вони спостерігали.
Наукова група не лише змогла з’ясувати, які великі дві знайдені DLA, вони також виявили материнські галактики обох цих об’єктів.
«Я чекав більшу частину своєї кар’єри на цю комбінацію: телескоп та приймач досить потужні, а природа надала нам трохи щасливого просторового розміщення, щоб вивчити не одну, а дві DLA за допомогою нового інформативного методу», — сказав Джон О’Міра (John O’Meara), головний науковий співробітник Обсерваторії імені Кека. «Приємно бачити, як наука досягає результатів».
Кожна у понад дві третини розміру Молочного Шляху — і у понад три рази більша, ніж середня галактика 13 мільярдів років тому — DLA мають величезний розмір. Їхній поперечник становить приблизно 57 000 світлових років.
«Але для мене найдивовижніше в DLA, які ми спостерігали, — це те, що вони не є унікальними. Вони, здається, мають схожість у структурі, материнські галактики виявлені в обох, а їх маса вказує на те, що вони містять достатньо палива для формування наступного покоління зір», — сказав Бордолой.
Науковці вважають, що їхній метод дасть змогу більше виявляти та вивчати DLA. «З цією новою методикою, яка є в нашому розпорядженні, ми зможемо глибше вникнути в те, як утворилися зорі у ранньому Всесвіті», — додав Бордолой.
За інф. з сайту https://cosmosmagazine.com
