Нові результати, отримані за допомогою Космічного телескопа імені Габбла, дають змогу припустити, що утворення перших зір і галактик у ранньому Всесвіті відбувалося раніше, ніж вважали досі астрономи. Група європейських науковців не знайшла жодних свідчень про перше покоління зір, відоме як зорі населення ІІІ типу, в епоху, коли Всесвіту було всього 500 мільйонів років.
Дослідження найперших галактик є суттєвою проблемою в сучасній астрономії. Ми не знаємо, коли і як у Всесвіті утворилися перші зорі та галактики. Ці питання можна з’ясувати за допомогою так званих зображень «глибокого» космосу (deep imaging), які отримує Космічний телескоп імені Габбла. Він дає змогу астрономам спостерігати Всесвіт у віці 500 мільйонів років від Великого Вибуху.
Група європейських дослідників під керівництвом Рахани Бхатавдекар (Rachana Bhatawdekar) з Європейського космічного агентства (ЄКА, ESA — European Space Agency) вивчає перше покоління зір у ранньому Всесвіті. Їх називають зорями населення ІІІ типу й сформувалися вони з первісної речовини, що з’явилася у Всесвіті після Великого Вибуху. Такі зорі мають бути утворені винятково з водню, гелію та літію. Тільки ці елементи існували у ранньому Всесвіті до того, як термоядерні реакції у ядрах перших зір спричинили появу більш важких елементів, таких як кисень, азот, вуглець та залізо.
Бхатавдекар та її група досліджували ранній Всесвіт приблизно від 500 мільйонів до 1 мільярда років після Великого Вибуху, вивчаючи скупчення галактик MACS J0416 та його паралельне поле за допомогою Космічного телескопа імені Габбла (із використанням спостережних даних від космічного телескопа NASA «Спітцер» та наземного Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії). «Ми не знайшли жодних доказів існування зір першого покоління в цей космічний проміжок часу», — сказала Бхатавдекар про нові результати.
На зображенні, отриманому за допомогою Космічного телескопа імені Габбла, видно скупчення галактик MACS J0416. Це одне із шести скупчень галактик, які науковці вивчають у рамках програми Hubble Frontier Fields. Завдяки їй отримано найглибші зображення, сформовані внаслідок дії гравітаційного лінзування, які коли-небудь отримували астрономи. Для вивчення розподілу темної матерії всередині скупчення науковці використовували світло (показане синім кольором), яке виникає в скупченні. Фото з сайту www.nasa.gov.
Їх отримали за допомогою ширококутної камери 3 (Wide Field Camera 3) та вдосконаленої камери для оглядів (Advanced Camera for Surveys) Космічного телескопа імені Габбла в рамках програми Hubble Frontier Fields. Ця програма (під час її виконання спостерігали шість віддалених скупчень галактик з 2012 по 2017 рік) уможливила виконання найглибших спостережень, зроблених коли-небудь, скупчень галактик і галактик, розташованих за ними, збільшених завдяки ефекту гравітаційного лінзування. Це дало змогу виявити галактики, що від 10 до 100 разів слабкіші тих, які спостерігали раніше. Маси скупчень галактики переднього плану досить великі, щоб заломлювати і посилювати світло від більш віддалених за ними об’єктів. Це дозволяє «Габблу» використовувати ці космічні «збільшувальні окуляри» для вивчення об’єктів, що лежать за межею його номінальних технічних можливостей.
Наукова група Бхатавдекар розробила новий спосіб, щоб видаляти світло з яскравих галактик переднього плану, які утворюють такі гравітаційні лінзи. Це дало змогу виявити галактики з меншими масами, ніж коли-небудь раніше спостерігав «Габбл», на відстані, що відповідає віку Всесвіту менше мільярда років. Відсутність доказів існування екзотичних зоряних популяцій на цьому етапі розвитку Всесвіту та ідентифікація багатьох галактик низької маси, підтримує припущення про те, що ці галактики є найбільш ймовірними кандидатами в об’єкти, які спричинили реіонізацію Всесвіту. Період реіонізації у ранньому Всесвіті — це час, коли нейтральне міжгалактичне середовище було іонізоване першими зорями і галактиками.
«Ці результати мають глибокі астрофізичні наслідки, оскільки вони показують, що галактики, мабуть, сформувалися набагато раніше, ніж ми вважали», — сказала Бхатавдекар. «Це також сильно підтримує уявлення про те, що маломасивні чи слабкі галактики в ранньому Всесвіті відповідають за реіонізацію».
Результати також вказують на те, що найбільш раннє утворення зір і галактик почалося набагато раніше, ніж це можна виявити за допомогою Космічного телескопа імені Габбла. Тому захопливі подальші дослідження з вивчення ранніх галактик Всесвіту залишаються для майбутнього космічного телескопа Джеймса Вебба.
Нові результати, які будуть оприлюднені в найближчому числі журналу «Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства» (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), — це продовження попередніх досліджень Бхатавдекар та її колег, про які було повідомлено у 2019 р. Ці результати також представлені на прес-конференції під час 236-го з’їзду Американського астрономічного товариства.
За інф. з сайту www.nasa.gov
