Содержание
Найдена самая далекая и древняя галактика во Вселенной
Анастасия
Никифорова
Новостной редактор
Команда астрономов использовала телескоп Keck I, чтобы измерить расстояние до древней галактики. Ученые пришли к выводу, что целевая галактика GN-z11, не только самая старая, но и самая далекая.
Читайте «Хайтек» в
Галактика GN-z11 настолько далека, что определяет саму границу наблюдаемой Вселенной. Команда ученых надеется, что новое исследование прольет свет на период космологической истории, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет.
Профессор Нобунари Касикава с факультета астрономии Токийского университета долго искал самую далекую из галактик, которая доступна для наблюдений, чтобы узнать, как и когда она появилась.
«Судя по предыдущим исследованиям, галактика GN-z11 кажется самой далекой от нас обнаруживаемой галактикой.
Она находится на расстоянии 13,4 млрд световых лет или 134 нониллиона километров (это 134 с 30 нулями)», — объясняет Кашикава. — Но измерить и проверить такое расстояние — непростая задача».
Кашикава и его команда измерили красное смещение GN-z11. Напомним, космологическое (метагалактическое) красное смещение — наблюдаемое для всех далёких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, объясняемое как динамическое удаление этих источников друг от друга и, в частности, от Млечного Пути.
Чтоб изучить GN-z11, ученые использовали наземный спектрограф, прибор для измерения эмиссионных линий, названный MOSFIRE, который установлен на телескопе Keck I на Гавайях.
(Вверху) Стрелка указывает на самую далекую галактику во Вселенной. (Нижний) Линии эмиссии углерода, наблюдаемые в инфракрасном диапазоне. Когда он покинул галактику, сигнал был ультрафиолетовым светом в области 0,2 микрометра, но он был смещен в красную область и растянут в 10 раз, примерно до 2,28 микрометра.
Предоставлено: Кашикава и др.
Напомним, эмиссионный спектр, спектр излучения, спектр испускания — это относительная интенсивность электромагнитного излучения объекта исследования по шкале частот. Обычно изучается в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне от сильно нагретого вещества.
MOSFIRE детально зафиксировал эмиссионные линии GN-z11, что позволило команде сделать гораздо более точную оценку расстояния до галактики. Как отмечает Кашикава, при работе с расстояниями в этих масштабах неразумно использовать наши знакомые единицы километров или даже кратные им. Вместо этого астрономы используют другое значение — число красного смещения, обозначаемое z.
Кашикава и его команда повысили точность значения z галактики в 100 раз. Если последующие наблюдения подтвердят это, астрономы могут с уверенностью сказать, что GN-z11 — самая дальняя галактика, когда-либо обнаруженная во Вселенной.
Читать также
Названо растение, которому не страшно изменение климата.
Им питается миллиард человек
Носимый датчик сигнализирует о том, что у человека COVID-19
Земля в процессе шестого вымирания. Как это отразится на человечестве
30 млрд световых лет от Земли / Хабр
Астрономы из Техасского университета A&M и Техасского университета в Остине обнаружили самую далёкую из известных нам галактик. Согласно данным спектрографии, она находится на расстоянии примерно 30 млрд световых лет от Солнечной системы (или от нашей Галактики, что в данном случае не столь существенно, потому что диаметр Млечного пути — всего лишь 100 тыс. световых лет).
Самый дальний объект во Вселенной получил романтичное название z8_GND_5296.
«Восхитительно знать, что мы — первые люди в мире, кто увидел его, — сказал доктор наук Вител Тилви (Vithal Tilvi), соавтор научной работы, которая сейчас опубликована в онлайне (для бесплатного просмотра научных работ используйте сайт sci-hub.org).
Обнаруженная галактика z8_GND_5296 сформировалась через 700 млн лет после Большого взрыва.
Собственно, в таком состоянии мы и видим её сейчас, потому что свет от новорожденной галактики только сейчас дошёл до нас, пройдя расстояние в 13,1 млрд световых лет. Но поскольку в процессе этого Вселенная расширялась, то на данную минуту, как показывают расчёты, расстояние между нашими галактиками составляет 30 млрд световых лет.
В новорожденных галактиках интересно то, что там идёт активный процесс формирования новых звёзд. Если в нашем Млечном пути появляется по одной новой звезде в год, то в z8_GND_5296 — примерно по 300 в год. То, что происходило 13,1 млрд лет назад, мы можем спокойно сейчас наблюдать в телескопы.
Возраст далёких галактик можно определить по космологическому красному смещению, вызванному в том числе эффектом Доплера. Чем быстрее удаляется объект от наблюдателя, тем сильнее проявляется эффект Доплера. Галактика z8_GND_5296 показала красное смещение 7,51. Около сотни галактик обладают красным смещением больше 7, то есть они сформировались до того, как Вселенной исполнилось 770 млн лет, и предыдущим рекордом было 7,215.
Но лишь у нескольких галактик расстояние подтверждено по данным спектрографии, то есть по спектральной линии Лайман альфа (о ней ниже).
Радиус Вселенной составляет как минимум 39 млрд световых лет. Казалось бы, это противоречит возрасту Вселенной в 13,8 млрд лет, но противоречия нет, если учесть расширение самой ткани пространства-времени: для этого физического процесса не существует ограничения по скорости.
Учёным не совсем понятно, почему не удаётся наблюдать другие галактики возрастом до 1 млрд лет. Удалённые галактики наблюдают по чёткому проявлению спектральной линии Lα (Лайман альфа), которая соответствует переходу электрона со второго энергетического уровня на первый. Почему-то у галактик младше 1 млрд лет линия Лайман альфа проявляется всё слабее. Одна из теорий состоит в том, что как раз в то время происходил переход Вселенной из непрозрачного состояния с нейтральным водородом в полупрозрачное состояние с ионизированным водородом. Мы просто не можем увидеть галактики, которые скрыты в «тумане» из нейтрального водорода.
Как же z8_GND_5296 смогла пробиться через туман нейтрального водорода? Учёные предполагают, что она ионизировала ближайшие окрестности, так что протоны смогли прорваться. Таким образом, z8_GND_5296 — самая первая из известных нам галактик, которая вышла из непрозрачного месива нейтрального водорода, наполнявшего Вселенную в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.
Ученые считают, что они обнаружили самую дальнюю галактику во Вселенной
Галактика GN-z11, которая, по мнению ученых, может быть самой далекой и древнейшей галактикой из когда-либо наблюдаемых, наложена на изображение из обзора COODS-North.
(Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, П. Оеш (Йельский университет), Г. Браммер (STScI), П. ван Доккум (Йельский университет) и Г. Иллингворт (Калифорнийский университет, Санта-Круз))
Астрономы заглянули в бескрайние просторы и обнаружили, по их мнению, самую далекую (и старейшую) галактику из когда-либо наблюдаемых.
Галактика GN-z11, возможно, не имеет громкого названия, но, по мнению ученых, она является самой далекой и древнейшей из когда-либо обнаруженных галактик.
Астрономы во главе с Нобунари Кашикавой, профессором кафедры астрономии Токийского университета, приступили к миссии по поиску самой далекой наблюдаемой галактики во Вселенной, чтобы узнать больше о том, как и когда она образовалась.
«Исходя из предыдущих исследований, галактика GN-z11 кажется самой далекой от нас обнаруживаемой галактикой, на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет или 134 немиллиона километров (это 134 с 30 нулями)», Касикава говорится в заявлении . «Но измерение и проверка такого расстояния — непростая задача».
Изображения: взгляд назад на Большой взрыв и раннюю Вселенную
Чтобы определить, насколько далеко от нас находится GN-z11 здесь, на планете Земля, команда Кашикавы изучила красное смещение галактики — насколько ее свет растянулся или сместился в сторону красный конец спектра. В общем, чем дальше космический объект находится от нас на Земле, тем сильнее будет его свет смещен в красную сторону.
Кроме того, команда изучила эмиссионные линии GN-z11 — наблюдаемые химические сигнатуры в свете, исходящем от космических объектов.
Внимательно изучив эти сигнатуры, команда смогла выяснить, как далеко должен пройти свет, исходящий от GN-z11, чтобы добраться до нас, что дало им инструменты для оценки его общего расстояния от Земли.
«Мы специально изучали ультрафиолетовый свет, так как именно в этой области электромагнитного спектра мы ожидали найти химические сигнатуры с красным смещением», — сказал Касикава. «Космический телескоп Хаббл несколько раз обнаруживал сигнатуру в спектре GN-z11».
«Однако, — добавил он, — даже Хаббл не может разрешить линии ультрафиолетового излучения в той степени, в которой мы нуждались. Поэтому мы обратились к более современному наземному спектрографу, прибору для измерения эмиссионных линий, который называется MOSFIRE. который установлен на телескопе Keck I на Гавайях».
Используя MOSFIRE, команда смогла детально наблюдать и изучать эмиссионные линии, исходящие из галактики. Если другие наблюдения подтвердят новые выводы, GN-z11 официально станет самой далекой из когда-либо наблюдаемых галактик.
Новое исследование было опубликовано 14 декабря в журнале Nature Astronomy.
Напишите Челси Год по адресу [email protected] или подпишитесь на ее Twitter @chelsea_gohd. Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom и на Facebook.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Челси «Фоксанна» Год присоединилась к Space.com в 2018 году и сейчас является старшим писателем, пишущим обо всем, от изменения климата до планетарной науки и пилотируемых космических полетов, как в статьях, так и в видео на камеру. Имея степень в области общественного здравоохранения и биологических наук, Челси писала и работала в таких учреждениях, как Американский музей естественной истории, Scientific American, Discover Magazine Blog, Astronomy Magazine и Live Science. Когда Челси «Фоксанна» Год не пишет, не редактирует и не снимает что-то космическое, она пишет музыку и выступает как Фоксанна, даже запуская песню в космос в 2021 году с Inspiration4.
Вы можете следить за ней в Твиттере @chelsea_gohd и @foxannemusic.
JWST побил рекорд самой далекой из когда-либо обнаруженных галактик: ScienceAlert
Местоположение самой далекой из когда-либо обнаруженных галактик. (NASA, ESA, CSA, M. Zamani/ESA/Webb)
Подтверждено, что свет, который путешествовал более 13,4 миллиарда лет, чтобы достичь нашего космического соседства, исходит из самой ранней и самой далекой обнаруженной галактики.
Это помещает самый далекий из этих четырех очень молодых объектов на заре Вселенной, вскоре после Большого Взрыва — период времени, когда Вселенная была еще туманной и мутной, а первые лучи света проникали в темнота.
Длительные спектроскопические наблюдения JWST настолько подробны, что исследователи могут не только измерить расстояние, пройденное светом этих галактик, но и сделать вывод о некоторых свойствах галактик.
«Впервые мы обнаружили галактики всего через 350 миллионов лет после Большого взрыва, и мы можем быть абсолютно уверены в их фантастических расстояниях», — говорит астроном Брант Робертсон из Калифорнийского университета в Санта-Круз.
«Найти эти ранние галактики на таких потрясающе красивых изображениях — это особый опыт».
Возможность заглянуть во Вселенную раньше, чем мы когда-либо видели раньше, была одной из самых больших надежд, возлагаемых на JWST. Наше понимание первого миллиарда лет после Большого взрыва чрезвычайно ограничено, и обнаружение более ранних и более ранних объектов может помочь пролить свет на это решающее время формирования.
Исследуемая область космоса с синим, красным и зеленым светом, представляющим определенные длины волн. (Zamani/ESA/Webb/NASA/CSA)
У нас есть модели, описывающие, как развивались события. Мы считаем, что до рождения первых звезд Вселенная была заполнена непрозрачной материей; любой свет рассеивался на свободных электронах и не мог свободно течь.
Эти частицы постепенно объединяются, образуя нейтральный водород; когда звезды начали формироваться, они ионизировали водород, и засиял свет. Этот процесс завершился примерно через 1 миллиард лет после возникновения Вселенной.
Свет от этих объектов очень слабый, так как они пришли издалека. И из-за расширения Вселенной она значительно растянулась в более длинный и красный конец спектра — явление, известное как красное смещение.
JWST — самый мощный телескоп, когда-либо запущенный в космос, и он специализируется на инфракрасном и ближнем инфракрасном свете, предназначенный для обнаружения этого смещенного в красную сторону света в меру наших возможностей.
Чтобы получить достоверное красное смещение, свет необходимо разложить на составляющие его длины волн. Этот метод известен как спектроскопия. Группа исследователей разделила свет от NIRCam JWST на девять диапазонов длин волн, сосредоточившись на четырех галактиках с большими красными смещениями, две из которых были впервые идентифицированы Хабблом.
Новые данные JWST подтверждают, что эти две галактики действительно являются одними из самых далеких из когда-либо обнаруженных, а две другие находятся еще дальше.
«Было крайне важно доказать, что эти галактики действительно обитают в ранней Вселенной.
Близкие галактики вполне могут маскироваться под очень далекие галактики», — говорит астроном Эмма Кертис-Лейк из Хартфордширского университета в Великобритании.
«Обнаружение спектра, как мы и надеялись, подтверждает, что эти галактики находятся на истинном краю нашего поля зрения, несколько дальше, чем смог увидеть Хаббл! Это чрезвычайно захватывающее достижение для миссии.»
Расположение четырех галактик. (NASA, ESA, CSA, M. Zamani/ESA/Webb, Leah Hustak/STScI)
Две галактики Хаббла имеют красные смещения 10,38 и 11,58. Новые открытия JWST имеют красные смещения 12,63 и 13,20, последнее из которых эквивалентно примерно 13,5 миллиардам световых лет.
Другие кандидаты с более высокими красными смещениями в настоящее время изучаются, но еще не подтверждены. Учитывая, что JWST не работает еще и шести месяцев, скорее всего, не пройдет много времени, прежде чем рекорд будет побит.
Но тем временем есть над чем поработать. Наблюдения, которые дали нам эти далекие галактики в рамках расширенного глубокого внегалактического исследования JWST (JADES), собрали в общей сложности 28-часовые данные из области космоса в знаменитом сверхглубоком поле Хаббла и вокруг него.