04.07.2022
Светящийся красный объект в ранней Вселенной был идентифицирован как самая далекая галактика, обнаруженная на сегодняшний день.
Астрономы выяснили, что это галактика, существовавшая всего через 330 миллионов лет после Большого взрыва .
Первооткрыватели назвали галактику HD1, и это представляет собой нечто загадочное. Ученые не совсем уверены, что это за галактика: то ли это галактика со вспышкой звездообразования, активно бурлящая звездообразованием, то ли квазар с массивной активной сверхмассивной черной дырой в центре.
Если это последнее, то рост черной дыры до сверхмассивных размеров вскоре после того, как Вселенная начала существовать, представляет собой проблему для моделей формирования и эволюции черной дыры.
«Ответить на вопросы о природе источника, находящегося так далеко, может быть непросто, — говорит астрофизик Фабио Пакуччи из Гарвардского и Смитсоновского астрофизического центра. — Это все равно, что угадывать национальную принадлежность корабля по флагу, который он развевает, находясь далеко от берега, когда судно посреди шторма и густого тумана. Возможно, можно увидеть некоторые цвета и формы флага, но не во всей их полноте. … В конечном счете, это долгая игра анализа и исключения неправдоподобных сценариев».
HD1 был обнаружен в рамках исследования по обнаружению галактик в начале Вселенной, результаты которого подробно изложены в статье в The Astrophysical Journal , а также доступны на arXiv .
Анализ HD1 и второй галактики под названием HD2, почти такой же далекой, был принят в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , и он также доступен на arXiv .
В исследовании использовались четыре мощных оптических и инфракрасных телескопа: телескоп Subaru , телескоп VISTA , инфракрасный телескоп Великобритании и космический телескоп Spitzer . Вместе они провели более 1200 часов наблюдений, вглядываясь в Космический Рассвет в поисках света в ранней Вселенной.
«Было очень тяжело найти HD1 среди более чем 700 000 объектов, — говорит астроном Юичи Харикане из Токийского университета в Японии. — Красный цвет HD1 на удивление хорошо соответствовал ожидаемым характеристикам галактики, удаленной от нас на 13,5 миллиардов световых лет, и когда я нашел его, у меня пошли мурашки по коже».
Красный цвет известен как красное смещение, и оно возникает, когда источник света удаляется от нас. Это приводит к тому, что длина волны света, исходящего от этого источника, увеличивается в сторону более красного конца электромагнитного спектра, поэтому такое смещение называется красным смещением.
Поскольку Вселенная расширяется, другие галактики кажутся смещенными в красную сторону; чем больше расстояние в пространстве-времени, тем больше красное смещение. Этот эффект позволяет астрономам рассчитать, какое расстояние свет прошел, чтобы добраться до нас.
А вот свет от HD1 сбивает с толку. Он чрезвычайно яркий в ультрафиолетовом диапазоне, что говорит о том, что внутри галактики происходил очень энергичный процесс. Сначала исследователи думали, что это нормальная активность звездообразования, пока они не подсчитали количество звезд, которые должны сформироваться, чтобы произвести столько света.
Число было невероятно высоким, более 100 звезд в год. Это в 10 раз больше, чем ожидалось для галактики в ранней Вселенной. Однако это противоречие можно было бы разрешить, если бы рождающиеся звезды не были такими же, как звезды, рождающиеся сегодня.
«Самая первая популяция звезд, сформировавшихся во Вселенной, была массивнее, ярче и горячее, чем современные звезды, — говорит Пакуччи. — Если мы предположим, что звезды, образовавшиеся в HD1, являются первыми, или звездами населения III, тогда его свойства можно было бы объяснить легче. Фактически, звезды населения III способны производить больше УФ-света, чем обычные звезды, что могло бы прояснить экстремальные условия. ультрафиолетовая светимость HD1».
Другой вариант — если бы галактика была квазаром. Это сокращение от « квазизвездные радиоисточники » — невероятно яркий результат активного галактического ядра со сверхмассивной черной дырой, пожирающей материал с такой скоростью, что тепло генерирует вспышки света по всей Вселенной.
Команда подсчитала, что для получения наблюдаемого света сверхмассивная черная дыра должна быть примерно в 100 миллионов раз больше массы Солнца.
Такой размер серьезно бросает вызов моделям роста сверхмассивных черных дыр. Это очень шатко, очень рано во Вселенной.
«Черная дыра в HD1 образовалась через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, должно быть, выросла из массивного семени с беспрецедентной скоростью, — говорит астрофизик Ави Леб из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики. — Еще раз природа кажется более изобретательной, чем мы».
Команда надеется, что будущие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбб раскроют природу этого загадочного света.
Нет комментариев