13 май 2019 г.


Наблюдения с космическия телескоп на NASA „Спицър“ разкриват, че някои от най-ранните галактики, формирали се във Вселената, са сияели по-ярко, отколкото се предполагаше до момента. Допълнителната яркост се явява като страничен ефект от освобождаването на изключително големи количества йонизиращи лъчения. Откритието дава някои насоки за т.нар. Епоха на рейонизация -  всеобхаватен процес в космоса, който трансформира Вселената от напълно непрозрачната за светлината „първична плазмена супа“ до блестящият от звезди безкраен космос, който е пред очите ни днес. Статия за новото изследване е публикувана в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Изследователите са наблюдавали някои от първите галактики, формирали се във Вселената по-малко от 1 милиард години след Големия взрив, или казано по друг начин – са на възраст над 13 милиарда години. Данните показват, че в няколко специфични дължини на вълните в инфрачервения диапазон на спектъра, галактиките са значително по-ярки, отколкото се очаква. Изследването е първото, което потвърждава наличието на такова явление при значителен обем от галактики от този период. Това потвърждава, че феноменът не се отнася са за единични случаи на „прекомерна ярост“. Дори и средните по размери галактики от ранния период на съществуването им във Вселената, са много по-ярки в тези конкретни дължини на вълните, отколкото галактиките, които виждаме днес.

Никой все още не може с абсолютна сигурност да каже, кога са засияли първите звезди във Вселената. Данните, с които разполага науката, сочат, че между около 100 милиона и 200 милиона години след Големия взрив, Вселената е била изпълнена предимно от неутрални водородни атоми. Постепенно тези атоми започват да се обединяват и се раждат първите звезди, които после се събират в първите галактики. Около 1 милиард години след Големия взрив космосът засиява в цялата си безкрайна красота. През това време се променя и още нещо: електроните на вездесъщия неутрален водороден газ са „откъснати“ от атомите в течение на процес, който се нарича йонизация. Епохата на рейонизация – преминаването на Вселената от нещо, запълнено от неутрални водородни атоми към нещо, наситено с йонизиран водород – е добре документирана.



Преди тази всеобхватна трансформация на Вселената, дългите дължини на емисиите, каквито са радио вълните и видимата светлина, повече или по-малко се движат безпрепятствено през пространството. Но вълните с по-къса дължина, в това число ултравиолетовата светлина, рентгеновите лъчи и гама-лъчите, са спирани от неутралните водородни атоми. Поглъщането на тези емисии е причината, поради която единственият електрон на водороден атом може да бъде „избит“, вследствие на което се получава йонизиран водороден атом.


Въпросът обаче е, какво е породило количествата йонизиращо лъчене, способно да повлияе водорода в цялата Вселена? Дали това са били единични звезди или гигантски галактики? Ако се приеме, че тези ранни космически „колонизатори“ са виновникът за йонизиращите лъчения, би следвало да са много по-различни от съвременните звезди и галактики, които обикновено не емитират големи количества такива лъчения. От друга страна, може би нещо съвсем различно е причинило йонизацията; нещо, като например, квазарите – невероятно ярките галактични ядра, захранвани от огромни количества материя, обикаляща около свръхмасивни черни дупки.

Стеафни де Барос, водещ автор в изследването и докторант в Университета на Женева в Швейцария, обяснява: „Това е един от фундаменталните въпроси на наблюдателната космология, който все още е без конкретен отговор. Наясно сме, че това се е случило, но какво го е причинило? Смятам, че резултатите от изследването дават насока, в която да търсим отговора“.

За да надникнат назад във времето непосредствено преди края на Епохата на рейонизация, учените използват космическия телескоп „Спицър“. Проведени са наблюдения на два сектора от небосвода, като на всеки от тях е отделено сумарно по над 200 часа от работното време на телескопа. Така „Спицър“ има възможност да улови достатъчно от светлината, пътувала над 13 милиарда години за да достигне до нас от далечните галактики.



Наблюденията са едни от най-дългите сесии, осъществявани досега с телескопа „Спицър“. Те са част от кампания, наречена GREATS – съкратено от GOODS Re-ionization Era wide-Area Treasury from Spitzer. От своя страна GOODS (акроним от Great Observatories Origins Deep Survey) е друга кампания, в рамките на която се извършват първите наблюдения на някои „велики цели“ в космоса. В проучването се използват и архивни данни, събрани от космическия телескоп на NASA/ESA „Хъбъл“.


Астрономите, с помощта на „Спицър“ са наблюдавали 135 далечни галактики. Установяват, че те са особено ярки в две специфични дължини на вълните от инфрачервената светлина, породена от взаимодействията на йонизиращи лъчения с газовете водород и кислород в галактиките. Това предполага, че тези галактики са доминирани от млади, масивни звезди, състоящи се предимно от водород и хелий. В тях има съвсем малки количества „тежки“ елементи (като азот, въглерод и кислород), за разлика от звездите, които наблюдаваме в „съвременните“ галактики. Тези звезди не са първите, които са се формирали във Вселената (първите са били съставени само от водород и хелий), но все пак са от най-ранните поколения светила.

Епохата на рейонизация не е мигновено събитие. Новите резултати също не трябва да се смятат за достатъчни, за да бъде затворен въпроса за причините, породили това явление с вселенски мащаб. И все пак те дават на астрономите нови подробности за това, как се е развивала Вселената през тази епоха и как се е случил прехода.

0 коментара:

Публикуване на коментар

Може да ви е интересно...