Науковці, котрі виконують дослідження «Експеримент з темної енергії телескопа Гоббі-Еберлі» (Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment, HETDEX), виявили десятки тисяч гігантських гало з нейтрального водню, які називають «туманностями Лаймана-альфа». Вони оточували галактики 10–12 мільярдів років тому. Цей етап розвитку раннього Всесвіту називають «Космічний полудень» (Cosmic Noon). Тоді галактики зростали найшвидше. Щоб стимулювати це зростання, їм потрібен був доступ до величезних запасів водню, головної будівельної субстанції для формування зір. Однак донедавна астрономи знайшли лише кілька таких важливих структур.

Десятикратне збільшення кількості гало

Нове дослідження, результати якого опубліковані в The Astrophysical Journal, збільшило відому кількість гало з водню в 10 разів: приблизно з 3000 до понад 33000. Відкриття підтверджує передбачення, що такі гало це не рідкісні курйози. Дослідження також розширило діапазон відомих розмірів таких об’єктів. Водночас астрономи, які вивчають походження та еволюцію перших галактик, отримали більш репрезентативну вибірку.

«Ми аналізуємо одну й ту саму ж жменьку об’єктів протягом останніх приблизно 20 років», — сказала Ерін Ментух Купер (Erin Mentuch Cooper), керівник даних HETDEX та провідний автор дослідження. «HETDEX дає нам змогу знаходити набагато більше таких гало та вимірювати їхні форми і розміри. Це справді дозволило нам створити дивовижний статистичний каталог».

Чому гало з водню невловимі

Газоподібний водень, як відомо, важко виявити, бо він не генерує світла. Однак, якщо він міститься поблизу об’єкта, який виділяє багато енергії, — скажімо, галактики або групи галактик, повної зір, що випромінюють ультрафіолетове світло, — ця енергія може спричинити світіння водню. Щоб виявити це, потрібно витратити багато часу на створення точних приймачів на які часто великий попит серед науковців.

Хоча у попередніх астрономічних дослідженнях виявляли деякі з цих гало, але приймачі могли зареєструвати лише найяскравіші, найекстремальніші гало. А цілеспрямовані спостереження ранніх галактик зазвичай налаштовано так, що вони відсікають усі гало, крім найближчих. Як наслідок, все, що міститься між «малюками» та великими громіздкими «істотами», є невловими.

Масштаб та сила HETDEX

Спостереження HETDEX починають заповнювати цю прогалину. Використовуючи телескоп Гоббі-Еберлі в обсерваторії Макдональда, астрономи картографують положення понад мільйона галактик у своєму прагненні зрозуміти темну енергію.

«Ми зібрали майже півпетабайта даних не лише про ці галактики, але й про регіони між ними», — сказав Карл Ґебхардт (Karl Gebhardt), головний дослідник HETDEX, завідувач кафедри астрономії Техаського університету в Остіні та співавтор статті. «Наші спостереження охоплюють діляку неба, на якій можна помістити понад 2000 дисків повного Місяця. Масштаб величезний і безпрецедентний».

«Телескоп Гоббі-Еберлі є одним з найбільших у світі», — додав Дастін Девіс (Dustin Davis), постдокторант Техаського університету в Остіні, науковець проєкту HETDEX та співавтор дослідження. «Інструмент, який використовує HETDEX, створює 100 000 спектрів під час кожного спостереження. Отже, у нас є величезна кількість даних, і на нас чекають усілякі чіткі, цікаві, дивні речі».

Картографія тисяч космічних «амеб»

Нещодавно виявлені гало мають розміри від десятків тисяч до сотень тисяч світлових років у поперечнику. Деякі з них такі ж прості, як хмара у формі футбольного м’яча, що оточує одну галактику. Інші — це розлогі, неправильні краплі, що містять кілька галактик. «Це найцікавіші», — сказала Ментух Купер. «Вони схожі на гігантські амеби з вусиками, що тягнуться в космос».

Щоб знайти їх, наукова група вибрала 70 000 найяскравіших з понад 1,6 мільйона ранніх галактик, які досі ідентифіковано завдяки HETDEX. За допомогою суперкомп’ютерів у Техаському центрі передових обчислень науковці подивилися, скільки з них мають ознаки навколишнього гало: компактна центральна ділянка водню та тонша хмара, що простягається за її межі.

У майже половини це було. Ба більше, ця частка, ймовірно, є заниженою, пояснила Ментух Купер. «Ми підозрюємо, що найслабші системи просто недостатньо яскраві, щоб повністю показати, які вони великі».

Що ці гало можуть розкрити далі

Наукова група сподівається, що їхнє відкриття допоможе іншим дослідникам вивчати ранній Всесвіт: як еволюціонували його структури, розподіл матерії, рух об’єктів тощо. Для вивчення 33 000 гало проблема вже буде не в тому, де їх знайти, а в тому, яке з них вибрати.

«Існують різні моделі галактик цієї епохи, які здебільшого працюють і начебто мають сенс, але є прогалини та діри», — пояснив Девіс. «Тепер ми можемо зосередити увагу на окремих гало та докладніше з’ясувати фізику і механіку того, що відбувається. А потім ми можемо виправити або відкинути моделі та спробувати ще раз».

За інф. з сайту https://phys.org