eso1228ru — Научный релиз

Впервые зарегистрированы принадлежащие ранней Вселенной темные галактики

11 июля 2012 г.

Впервые обнаружены «темные галактики» — предсказанная теоретически, но до сих пор не наблюдавшаяся ранняя стадия образования галактик. В них много газа, но нет звезд. Международная группа исследователей, работающая на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), детектировала эти неуловимые объекты по их свечению, возникающему из-за того, что они освещаются близлежащим квазаром.

«Темные галактики» -- это маленькие богатые газом галактики ранней Вселенной, в которых рождается очень мало звезд. Существование этих объектов предсказано теориями образования галактик. Считается, что они послужили строительным материалом для современных нам ярких, наполненных звездами галактик, снабдив их большим количеством газа, из которого впоследствии и образовались существующие ныне звезды.

Будучи практически лишенными звезд, темные галактики излучают мало света, из-за чего их очень трудно обнаружить. Много лет астрономы пытались разработать новые наблюдательные методы, которые позволили бы подтвердить существование этих галактик. Косвенно на него указывали слабые полосы поглощения в спектрах фоновых источников света. Новое исследование впервые предоставило прямое доказательство видимости этих объектов.

Наш подход к проблеме обнаружения темной галактики был прост: осветить ее ярким светом” – объясняет Симон Лилли (Simon Lilly, ETH, Цюрих, Швейцария), соавтор работы. “Мы искали флюоресцирующее свечение газа в темных галактиках, которые освещены ультрафиолетовым излучением близкого к ним очень яркого квазара. Свет квазара заставляет темную галактику светиться вследствие процесса, похожего на тот, из-за которого в ночном клубе светятся белые платья, освещенные ультрафиолетовой лампой.” [1]

Исследователи воспользовались большой собирающей площадью и высокой чувствительностью телескопа VLT и, чтобы обнаружить крайне слабое флюоресцентное свечение темных галактик, выполнили серию очень длинных экспозиций. С приемником FORS2 они построили карту области неба вокруг яркого квазара [2] HE 0109-3518, пытаясь обнаружить ультрафиолетовое свечение, испускаемое газообразным водородом, на который падает интенсивное излучение. Расширение Вселенной приводит к тому, что когда это свечение достигает VLT, оно наблюдается как оттенок видимого фиолетового света. [3]

После нескольких лет попыток детектировать флюресцентное излучение темных галактик мы наконец получили результат, который демонстрирует потенциал нашего метода открытия и исследования этих удивительных и прежде не наблюдавшихся объектов”, -- говорит Себастьяно Канталупо (Sebastiano Cantalupo, Калифорнийский университет, Санта-Круз), ведущий автор работы.

Группа зарегистрировала почти 100 газовых объектов, лежащих на расстояниях не далее нескольких миллионов световых лет от квазара. После тщательного анализа и  исключения тех из них, в которых эмиссия может возбуждаться внутренним звездообразованием, а не излучением внешнего квазара, выборка была сужена до 12 объектов. На сегодня это наиболее убедительная идентификация темных галактик в ранней Вселенной.

Астрономы также смогли определить некоторые свойства темных галактик. Масса газа в них была оценена примерно в милллиард Солнц, что типично для богатых газом маломассивных галактик ранней Вселенной. Удалось также показать,что по сравнению с  типичной звездообразующей галактикой, находящейся на подобной стадии своей истории, эффективность звездообразования в темной галактике более, чем в 100 раз ниже. [4]

Наши наблюдения на телескопе VLT представили доказательства существования компактных изолированных темных облаков. Эта работа – шаг критической важности к выявлению и пониманию малоизученных ранних стадий образования галактик и механизма получения газа галактиками”, -- заключает Себастьяно Канталупо.

Полевой спектрограф MUSE, который будет установлен на VLT в 2013 г., станет исключительно мощным средством изучения таких объектов.

Примечания

[1] Флюоресценцией называется излучение вещества, освещаемого источником света. В большинстве случаев это излучение имеет большую длину волны, чем свет источника. Например, флюоресцентная лампа трансформирует невидимое нам ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Естественная флюоресценция встречается в некоторых соединениях, например, в камнях или минералах, но может быть и создана искусственно, как, например, в чистящих средствах, куда флюоресцентные химические соединения добавляются, чтобы белая одежда при свете выглядела ярче.

[2] Квазары – очень яркие удаленные галактики, энергия излучения которых, как полагают, обусловлена присутствием сверхмассивной черной дыры в центре такой галактики. Яркость квазаров превращает их в мощные маяки, освещающие окружающее их пространство, что позволяет наблюдателям заглянуть в эпоху, когда из первичного газа формировались первые звезды и галактики.

[3] Это излучение атомов водорода известно как Лайман-альфа излучение. Оно образуется при переходе электронов в водородных атомах со второго на первый, самый низкий энергетический уровень, и лежит в ультрафиолетовой области спектра. Из-за расширения Вселенной длина волны света, распространяющегося от объекта, растягивается при движении в пространстве, и чем дальше распространяется световая волна, тем больше она растягивается. Поскольку красный цвет соответствует наибольшей длине волны света, воспринимаемого человеческим глазом, этот процесс представляется как сдвиг длины волны в направлении красного конца спектра — отсюда и термин «красное смещение». Квазар HE 0109-3518 расположен на красном смещении z = 2.4, и ультрафиолетовое излучение темных галактик сдвигается в видимую область спектра. Чтобы выделить длину волны, на которую смещается флюоресцентная эмиссия, был специально разработан узкополосный фильтр с шириной полосы пропускания всего 4 нанометра. Он был центрирован на волну около 414.5 нанометров (фиолетовый оттенок), куда и должна смещаться длина волны Лайман-альфа эмиссии при красном смещении z=2.4.

[4] Эффективность звездообразования определяется как отношение массы новообразованных звезд к массе газа, из которого звезды могут образоваться. Оказалось, что для данных объектов потребовалось бы более 100 миллиардов лет, чтобы их газ превратился в звезды. Этот результат согласуется с недавними теоретическими исследованиями, в которых было сделано заключение, что вследствие низкого содержания металлов богатые газом маломассивные гало на высоких красных смещениях могут отличаться чень низкой интенсивностью звездообразования.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье: "Detection of dark галактик and circum-galactic filaments fluorescently illuminated by a quasar at z=2.4", Cantalupo et al., которая появится в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Состав группы исследователей: Sebastiano Cantalupo (University of California, Santa Cruz, USA), Simon J. Lilly (ETH Zurich, Switzerland) и Martin G. Haehnelt (Kavli Institute for Cosmology, Cambridge, United Kingdom).

В 2012 году исполняется 50 лет со дня основания Европейской Южной Обсерватории (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущей межгосударственной астрономической организации Европы и самой продуктивной астрономической обсерватории в мире. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Чешская Республика, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Италия, Нидерланды, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Объединенное Королевство. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой совершенной в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – величайшем астрономическом проекте в истории. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – Европейского Сверхкрупного Телескопа 40-метрового класса для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +78123637786
Сотовый: +79112122130
Email: km@gao.spb.ru

Sebastiano Cantalupo
University of California
Santa Cruz, USA
Телефон: +1 831 459 5891
Email: cantal@ucolick.org

Simon J. Lilly
Institute for Astronomy, ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Телефон: +41 44 633 3828
Email: simon.lilly@phys.ethz.ch

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Перевод пресс-релиза ESO eso1228.

О релизе

Релиз №:eso1228ru
Название:HE 0109-3518
Тип:• Early Universe : Galaxy
• Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar
Facility:Very Large Telescope
Science data:2012MNRAS.425.1992C

Изображения

Dark galaxies spotted for the first time
Dark galaxies spotted for the first time
только на английском
Dark galaxies spotted for the first time (annotated)
Dark galaxies spotted for the first time (annotated)
только на английском
The location of the quasar HE 0109-3518
The location of the quasar HE 0109-3518
только на английском
Wide-field view of the sky around the quasar HE0109-3518
Wide-field view of the sky around the quasar HE0109-3518
только на английском
Dark galaxies of the early Universe (cutouts)
Dark galaxies of the early Universe (cutouts)
только на английском

Видео

Zooming in on HE 0109-3518
Zooming in on HE 0109-3518
только на английском

Также смотрите наши