"Хъбъл" регистрира слабо светещи галактики, изобилствали в ранната Вселена (видео)

Abell 2744

С помощта на космическия телескоп "Хъбъл", астрономи регистрират най-малките галактики, известни до момента в "затънтените" краища на Вселената. Резултатът на това наблюдение не е само поредния рекорд, достоен за вписване в Книгата на рекордите; преди всичко това е нова информация, която дава представа за недобре изученото все още "детство" на космическото пространство.

По думите на Рейчъл Ливърмор от Университета на Тексас, Остин, тези галактики излъчват по-малко от една стотна от светлината, която генерира нашия Млечен път. Най-слабо светещите са 2000 пъти "по-немощни" от нашата галактика. "Те са предшественици на системи-джуджета, подобни на близката до нас галактика Форнакс", цитира думите ѝ skyandtelescope.com.

Ливърмор и колегите ѝ са открили 167 слабо светещи галактики, чието червено отместване в спектъра е със стойности между 5,3 и 8,8, което означава, че светлината от тях е пътувала, докато стигне до нас, между 12,6 и 13,1 милиарда години. Обикновено, дори и за "Хъбъл" е проблем да "види" такива обекти: космическият телескоп е способен да различава обекти до 31 звездна величина, но комбинацията от слабото светене на тези галактики и огромното разстояние, на което се намират, ги прави "незабележими" дори и за него.

Все пак, благодарение на ефекта на гравитационната лупа, изиграл ролята на усилващ яркостта им, галактиките са регистрирани.

През последните няколко години, в рамките на програма наречена Frontier Fields, "Хъбъл" заснема дълги експозиции на шест масивни галактични купове. Астрономите търсят слабо светещи галактики във фона на тези клъстъри, възползвайки се от ефекта на гравитационната лупа - с масата си галактичните купове успяват да "изкривят и усилят" светлината, идваща от обекти, намиращи се зад тях. Колкото по-голямо е увеличението на гравитационната лупа, толкова по-слабо светещи обекти могат да бъдат регистрирани от "Хъбъл".

Има един проблем обаче: увеличението, което дава гравитационната лупа е най-голямо в централните райони на клъстъра, намиращ се на преден план. На това място са също и най-ярките галактики от звездния куп, струпани близо една до друга. Всеки "увеличен" образ на фонова галактика се оказва залят от сиянието на светлината от предния план галактики.

MACS 0416. Магентата показва разпределението на масите на клъстъра и ъгъла на увеличение на образите на фоновите галактики, за сметка на ефекта на гравитационната лупа

Заедно с колегите си Стивън Финкелщейн и Дженифър Лотц, Ливърмор успява да филтрира и раздели светлината, идваща от галактиките на заден план в два клъстъра: Abell 2744 в съзвездието Скулптор и MACS 0416.1-2403 в Еридан.

"Използваме техника, известна като разлагане на вълни. Едно изображение може да бъде анализирано по няколко физични начина, за да се изолират най-големите структури в него. Техниката е донякъде подобна на начина за компресиране на изображения, или пък до метода, използван в съвременните телефони за потискане на странични шумове", обяснява Ливърмор.
Методът и преди е използван в астрономията, но не и за конкретно такъв случай.

Светлината на някои от слабите фонови галактики в конкретния случай е била усилена 50-60 пъти, след преминаването през гравитационната лупа. "Те са стотици пъти по-слабо светещи, отколкото най-слабите галактики, регистрирани до този момент от "Хъбъл", подчертава Ливърмор.

Освен това се оказват и много. Благодарение на "Хъбъл" виждаме най-разпространените галактики от зората на Вселената. Комбинацията от гравитационна лупа, безпрецедентната чувствителност на апаратурата на космическия телескоп и метода за разлагане на вълни, астрономите разполагат с възможността да придобият ясна представа, колко светлина са излъчвали тези галактики.

В статия за списание Astrophysical Journal, авторите отбелязват, че вече има ясни доказателства, че тези малки, слаби галактики са играли основна роля като източник на светлина в младата Вселена - дори и това, че галактиките с по-малка маса генерират по-малко светлина, компенсацията идва под формата на по-голям брой на едно място.

За космолозите, които се опитват да разберат случилото се през т.нар. Епоха на рейонизация, новините са добри: няколко стотици милиона години след Големия взрив неутралните водородни атоми в междугалактическото пространство започват да се йонизират и в процеса губят единствения си електрон под въздействието на ултравиолетовото излъчване. (Наричат процеса "рейонизация", защото водородът се намира в йонизирано състояние веднага след Големия взрив, преди Вселената да се охлади и "затъмни"). Детайлите около този процес обаче си остават все още неизяснени.

Видеото е анимация, представяща как е изглеждала Вселената в "бебешкия" си период, когато ултравиолетовата светлина от младите галактики е започнала да йонизира "просеки" в иначе тъмната космическа мъгла от водород:

В миналото учените не успяваха да достигнат до единодушно мнение по въпроса, кой е основният източник на енергийна радиация в младата Вселена. Светлината би могла да дойде от първата генерация млади звезди, групирани в огромна популация от малки, едва формирани галактики; или да е от редки, но ултра ярки източници като квазари, задвижвани от свръхмасивни черни дупки, генериращи огромни нива на радиация. Откритието на Ливърмор и колегите ѝ като че ли е в полза на първото схващане: броят на малките, слабо светещи галактики е "в съответствие с необходимите параметри, за да се осъществи рейонизацията на Вселената".