Вчені розгадали таємницю невидимої галактики

Загадковий і дуже далекий об’єкт у Всесвіті, яким він був «всього» через два мільярди років після Великого вибуху, який ховається навіть від найдосконаліших приладів. Його особливості були нарешті описані в дослідженні SISSA, опублікованому в The Astrophysical Journal.

Надзвичайно віддалене небесне тіло у ще молодому Всесвіті, розміром в одну шосту від нинішнього. Об’єкт настільки темний, що його майже не видно навіть для дуже складних приладів. Її природа вже давно є предметом дискусій, але за допомогою опитувань, проведених за допомогою інтерферометра ALMA, дослідницька група SISSA під керівництвом професора Андреа Лапі, яка проводить дослідження формування та еволюції галактик, нарешті змогла визначити її основні властивості. Компактна та містить велику кількість міжзоряного пилу, це молода галактика, яка утворює зірки приблизно в 1000 разів швидше, ніж Чумацький Шлях. Опис цієї галактики буде корисним, щоб дізнатися більше про цей дуже віддалений об’єкт і вказати нові підходи до вивчення інших «темних» небесних тіл. Дослідження, щойно опубліковане в The Astrophysical Journal, також дасть нове розуміння для розробки передових моделей формування та еволюції галактик.

Віддалені, темні та безцінні: найдальші галактики

«Дуже далекі галактики є справжніми джерелами інформації про минулу та майбутню еволюцію нашого Всесвіту», — пояснює перший автор Маріка Джульєтті, яка вивчає астрофізику та космологію в SISSA. «Однак вивчати їх дуже складно. Вони дуже компактні, тому їх важко спостерігати. Крім того, через відстань ми отримуємо від них дуже слабке світло. Причиною цього затемнення є величезна присутність міжзоряного пилу, який перехоплює видиме світло від молодих зірок і ускладнює його виявлення оптичними інструментами, а також повторно випромінює його на більших довжинах хвиль, де його можна спостерігати лише за допомогою потужних інтерферометрів. (суб)міліметрового та радіохвиль».
Ці темні тіла не є особливою рідкістю: «Останніми роками, — пояснює Джульєтті, — було виявлено кілька далеких галактик, які є особливо затемненими, і здаються абсолютно невидимими навіть для найпотужніших оптичних інструментів, таких як космічний телескоп Хаббла ».

Гравітаційне лінзування

Інструментом, який використовується в цих випадках, є так зване гравітаційне лінзування, рішення з великим науковим потенціалом. Принцип простий: загальна теорія відносності означає, що ближчі до нас космічні об’єкти, які мають велику масу, спотворюють світло, що надходить від більш віддалених джерел, які ідеально узгоджуються з ними. Джульєтті продовжує: «Таким чином, великі небесні тіла діють як свого роду величезні космічні лінзи, які роблять «фонові» галактики більшими та яскравішими, що дозволяє їх ідентифікувати та вивчати». За останнє десятиліття багато програм спостережень було виконано з цим підходом. «Наразі виявлено близько сотні, але їх може бути набагато більше».

Справді особливий об’єкт

Саме в одному з цих досліджень, каже Джульєтті, було визначено головний об’єкт нинішнього дослідження: «Це було дуже особливе небесне тіло. Він дуже яскравий і потенційно піддається лінзам, але це відбувається лише на певних точних довжинах хвиль, ймовірно, через наявність великої кількості міжзоряного пилу. Тому її вивчення дуже складне. Спостереження, проведені за допомогою ALMA, дуже сучасного субміліметрового інтерферометра, розташованого в пустелі Атакама в Чилі, дозволили нам визначити його особливості. Ми досліджували цей особливий об’єкт, використовуючи певні коди, які дозволили нам реконструювати оригінальну форму джерела фону, а також зрозуміти певні властивості самої лінзи. Спостереження також дали цінну інформацію про вміст газу в цьому джерелі, і ми змогли визначити, як він розподіляється. Наш аналіз показав, що цей об’єкт дуже компактний, імовірно молодий і утворює зірки з надзвичайно високою швидкістю. У майбутньому, Космічний телескоп Джеймса Вебба розкриє набагато більше про цю галактику, те, що тільки він може зробити на цей час».

Професор Лапі, співавтор дослідження, підсумовує, підкреслюючи важливість цього дослідження: «Віддалені галактики, які є молодими, компактними, характеризуються інтенсивним утворенням зірок і значною мірою затемнені пилом, і які мають дуже багатий резервуар молекулярного газу, є попередниками масивних спокійних галактик, які ми бачимо в локальному Всесвіті, і тому дають дуже цінну інформацію про процеси, що призвели до формування та еволюції цих структур протягом історії Космосу».

«Я хотів би підкреслити, — продовжує професор, — що успіх цього дослідження був досягнутий завдяки синергії між групою астрофізики та космології SISSA та регіональним центром ALMA, що базується в INAF — Інституті радіоастрономії в Болоньї (зокрема, завдяки співпраці з доктором Марселла Массарді, співавтор дослідження), що дозволило нашим студентам отримати доступ і навчитися ефективно використовувати архів даних ALMA, справжню золоту жилу для досліджень астрофізики сьогодні».