Новий крок у розумінні раннього Всесвіту

Компактна галактика J0925. Такі галактики отримали назву «зелені горошини» за їх компактність та колір. Зображення отримано на Космічному телескопі імені Хаббла. Діаметр галактики становить близько 6000 світлових років, тобто у двадцять разів менший, ніж діаметр нашої Галактики — Молочного Шляху. ©Юрій І. Ізотов, Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України

Після Великого Вибуху і утворення перших структур, Всесвіт розширювався і охолоджувався. Перші зорі і галактики утворились пізніше — через декілька сотень тисяч років. Ще через мільярд років, як свідчать спостереження, Всесвіт знову став гарячим і найпоширеніший в ньому елемент водень перейшов в іонізований стан, як це було після Великого Вибуху. Чому ця важлива зміна, яку називають вторинна іонізація, стала можливою? Астрономи висунули гіпотезу, що за цей феномен відповідає випромінювання галактик. Але впродовж тривалого часу не знаходили аргументів для її підтвердження. Міжнародний колектив дослідників, до складу якого входять співробітники Головної астрономічної обсерваторії Національної академії наук України (ГАО НАНУ), уперше знайшов спостережні докази для підтвердження цієї гіпотези. Науковці відкрили компактну галактику, випромінювання якої містить велику кількість іонізуючих фотонів, що відповідають за вторинну іонізацію Всесвіту. Результати досліджень, оприлюднені у статті в Nature, відкривають нові перспективи для наукового пошуку та розуміння процесів у ранньому Всесвіті.

Звичайна матерія у ранньому Всесвіті близько 14 мільярдів тому складалась в основному з газу. Зорі й зоряні скупчення народжувались з газових хмар, утворюючи перші галактики. Ультрафіолетове випромінювання від цих зір містило численні фотони, здатні іонізувати газ. З цієї причини вчені упродовж тривалого часу розглядали галактики як імовірне джерело вторинної іонізації Всесвіту. Однак, це можливо лише за умови, що іонізуючі фотони «зуміють втекти» з галактики до того, як будуть «поглинуті» нею. Незважаючи на двадцять років інтенсивних пошуків, астрономам не вдавалося виявити жодної галактики з випромінюванням, у якому була б достатня кількість «втікачів» — іонізуючих фотонів.

Для вирішення цієї проблеми, міжнародний колектив дослідників, до складу якого входять академік НАН України Ю. І. Ізотов і доктор фіз.-мат. наук Н. Г. Гусєва, запропонували спостерігати галактики так званого типу «зелені горошини». Ці галактики, які відкрито у 2007 році, є представниками спеціального і рідкісного класу галактик у близькому Всесвіті. Вибухи наднових і зоряний вітер у цих дуже компактних галактиках можуть створити умови, достатні для втрати іонізуючих фотонів. Юрій Ізотов, перший автор статті, за участю Наталії Гусєвої дослідили цифровий огляд неба Слоана, який включає понад 1 мільйон галактик. З цього огляду вони відібрали близько п’яти тисяч галактик, що відповідають критеріям дуже компактних галактик з інтенсивним ультрафіолетовим випромінюванням. П’ять галактик було відібрано для експерименту.

Учасники міжнародного колективу дослідників, використовуючи Космічний телескоп імені Хаббла, який здатний реєструвати ультрафіолетове випромінювання, показали, що галактика «зелена горошина» J0925 на відстані трьох мільярдів світлових років втрачає іонізуючі фотони з безпрецедентною інтенсивністю. Це фундаментальне відкриття вказує на те, що випромінювання галактик такого типу може спричинити вторинну іонізацію і підтверджує загально прийняту гіпотезу, висунуту раніше. Подальші спостереження з телескопом Хаббла допоможуть краще зрозуміти механізм втрати фотонів і виявити типи галактик, які відповідали за вторинну іонізацію.

Це відкриття є важливим кроком у дослідженнях раннього Всесвіту. Сучасні технології допоки не дозволяють докладно вивчати галактики, що виникли впродовж перших мільярдів років існування Всесвіту. Науковці очікують, що Космічний телескоп Джеймса Вебба, який планують запустити у 2018 році, дасть змогу отримати багато нової астрономічної інформації та приведе до революційного прориву у вирішенні проблем раннього Всесвіту. Він дозволить астрономам відкрити і докладно дослідити перші галактики і джерела вторинної іонізації. Ранній Всесвіт, який до цього часу є переважно невідомим, починає відкривати свої таємниці дослідникам.

Міжнародний колектив дослідників:

Y. I. Izotov N. G. Guseva	I. Orlitová	D. Schaerer A. Verhamme	T. X. Thuan	G. Worseck

Контакт: Юрій Ізотов 380 44 526 47 71, izotov@mao.kiev.ua