eso1313ru — Научный релиз

ALMA переписывает историю звездного «беби-бума» во Вселенной

В рекордном «улове» удаленных галактик содержится информация о самых далеких на сегодня из обнаруженных во Вселенной молекул воды

13 марта 2013 г.

Наблюдения с телескопом ALMA (The Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) показывают, что самые интенсивные всплески звездообразования в космосе происходили гораздо раньше, чем до сих пор считалось. Эти результаты публикуются в серии статей, которые появятся в выпуске журнала Nature от 14 марта 2013 года и в Astrophysical Journal. Данное исследование является самым свежим примером открытий, которые делаются новой международной обсерваторией ALMA, сегодня празднующей свою инаугурацию.

Считается, что наиболее интенсивные вспышки звездообразования происходили в ранней Вселенной, в массивных ярких галактиках. Эти «галактики со вспышками звездообразования» (starburst galaxies) превращали гигантские запасы космического газа и пыли в новые звезды с бешеной скоростью, во много сотен раз быстрее, чем это происходит в царственно неторопливых спиральных галактиках, вроде нашего Млечного Пути. Заглядывая на очень большие расстояния в пространстве и наблюдая галактики столь удаленные, что свет от них идет к нам много миллиардов лет, астрономы могут видеть, что происходило в эти бурные времена молодости Вселенной.

Чем дальше от нас галактика, тем дальше назад во времени мы можем заглянуть. Поэтому, измеряя расстояния до галактик, мы можем проследить, насколько бурно происходило звездообразование во Вселенной на протяжении всех 13.7 миллиардов лет ее истории”, -- говорит Хоакин Виейра (Joaquin Vieira) из Калифорнийского Технологического Института, США, руководитель исследовательской группы и первый автор статьи в Nature.

Международная группа исследователей впервые обнаружила далекие загадочные галактики со вспышками звездообразования с 10-метровым телескопом Национального научного фонда США на Южном полюсе (South Pole Telescope – SPT). Затем астрономы использовали мощь телескопа ALMA, чтобы изучить звездный «беби-бум» в ранней Вселенной в более крупном масштабе. С удивлением они обнаружили, что многие из этих далеких богатых пылью звездообразующих галактик на деле находятся еще дальше, чем первоначально предполагалось. А это означает, что в среднем вспышки звездообразования в них происходили 12 миллиардов лет назад, когда возраст Вселенной не достигал даже 2 миллиардов лет — на целый миллиард лет меньше, чем считалось.

Две из этих галактик вообще самые далекие из известных галактик такого вида. Они так далеко, что их свет начал свое путешествие к нам, когда Вселенной исполнился лишь один миллиард лет. Более того, в спектре одной из галактик-рекордсменов обнаружены молекулярные линии воды. Это самые далекие молекулы космичесикй воды из обнаруженных на сегодняшний день.

Группа использовала непревзойденную чувствительность ALMA, чтобы зарегистрировать свет от 26 из этих галактик на длине волны около трех миллиметров. Молекулы газа в галактиках испускают излучение на характеристических длинах волн; вследствие расширения Вселенной, за миллиарды лет, в течение которых это излучение путешествует, прежде, чем достичь нас, его длина волны увеличивается. Измерив, на сколько выросла длина волны, астрономы могут вычислить продолжительность этого путешествия, и таким образом разместить каждую наблюдаемую галактику в соответствующей точке истории Вселенной.

Чувствительность и широкий диапазон длин волн, принимаемых телескопом ALMA, делают возможным выполнить такие измерения, тратя всего несколько минут на одну галактику — примерно в сто раз быстрее, чем прежде”, -- говорит Аксель Вайсс (Axel Weiss) из Института радиоастрономии Макса Планка в Бонне (Германия), руководитель работ по измерению расстояний до галактик. “Прежде такие измерения были бы трудоемким процессом комбинирования данных, полученных с оптическими и радио телескопами”.

В большинстве случаев, наблюдений на ALMA достаточно для определения расстояния, но для нескольких галактик астрономам пришлось дополнить данные ALMA измерениями на других телескопах, в том числе на APEX (Atacama Pathfinder Experiment) и Очень Большом Телескопе ESO [1].

В работе использовались только 16 из полного комплекта 66 гигантских антенн решетки телескопов ALMA, поскольку обсерватория, расположенная на высоте 5000 метров на пустынном плато Чахнантор в Чилийских Андах, еще находилась в процессе строительства. Когда строительство телескопа будет завершено, ALMA станет еще чувствительнее и будет способна регистрировать еще более слабые галактики. Сейчас астрономы отбирают более яркие из них. Кроме того, они пользуются помощью самой природы: гравитационное линзирование, эффект, предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна, когда свет от удаленной галактики фокусируется гравитационным полем другой, более близкой к нам галактики, может увеличить видимую яркость слабого удаленного источника.

Чтобы получить точную оценку увеличения видимой яркости галактик вследствие гравитационного линзирования, астрономы получили их более резкие изображения, вновь отнаблюдав их с телескопом ALMA на длине волны около 0.9 мм.

"Эти великолепные снимки, полученные с ALMA, показывают, что изображения галактик фона деформированы многочисленными световыми арками, известными под названием колец Эйнштейна, которые окружают изображения более близких галактик", -- говорит Яшар Гезаве (Yashar Hezaveh) из Университета Мак-Гилл в Монреале (Канада), руководитель исследований по гравитационому линзированию. “Мы используем большие массы темной материи, окружающие галактики, которые лежат на полпути между нами и исследуемыми галактиками, как космический телескоп, благодаря которому удаленные галактики выглядят больше и ярче”.

Анализ гравитационных искажений показал, что светимость некоторых удаленных галактик с активным звездообразованием достигает 40 триллионов (40 миллионов миллионов) Солнц, и что гравитационнное линзирование дает для них увеличение до 22 крат.

До сих пор в субмиллиметровом диапазоне было найдено всего лишь несколько гравитационно линзированных галактик. Теперь при помощи телескопов SPT и ALMA их открыты десятки”, -- говорит Карлос Де Бройк (Carlos De Breuck) из ESO, член исследовательского коллектива. “Раньше такие исследования велись в основном в видимой области спектра при помощи Космического телескопа Хаббла, но наши результаты показывают, что ALMA является очень сильным новым игроком на этом поле”.

Это прекрасный пример того, как сотрудничество астрономов со всего мира, использующих первоклассное оборудование, приводит к впечатляющему открытию”, -- говорит член группы Дэниэл Мэрроун (Daniel Marrone) из Аризонского университета (США). “Это только начало работы ALMA и исследований галактик с вспышками звездообразования. Следующим нашим шагом будет более детальное изучение этих объектов и точное определение того, как и почему звезды образуются в них в таких невероятных количествах”.

Примечания

[1] Дополнительные наблюдения были выполнены с телескопами APEX, VLT, ATCA (Australia Telescope Compact Array) и SMA (Submillimeter Array).

Узнать больше

Исследование описано в статье “Dusty starburst galaxies in the early Universe as revealed by gravitational lensing”, J. Vieira и др., которая публикуется в журнале Nature. Работа по измерению расстояний до галактик представлена в статье “ALMA redshifts of millimeter-selected galaxies from the SPT survey: The redshift distribution of dusty star-forming galaxies”, A. Weiss и др., в Astrophysical Journal. Исследованию гравитационного линзирования посвящена статья “ALMA observations of strongly lensed dusty star-forming galaxies”, Y. Hezaveh и др., также помещенная в Astrophysical Journal.

 

ALMA (Большая Атакамская Миллиметровая / субмиллиметровая Решетка -- The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – международный астрономический инструмент, продукт партнерства ученых Европы, Северной Америки и Восточной Азии, при участии Республики Чили. В Европе ALMA финансируется Европейской Южной Обсерваторией (ESO), в Северной Америке – Национальным Научным Фондом (NCF) в кооперации с Национальным Советом по научным исследованиям Канады (NRC) и Национальным Советом по науке Тайваня (NSC), в Восточной Азии Национальным Институтом Естественных наук Японии (NINS) в кооперации с Academia Sinica (AS) Тайваня. Строительство и эксплуатацию ALMA ведут от Европы Европейская Южная Обсерватория (ESO), от Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), управляемая компанией  Associated Universities, Inc. (AUI), и от Восточной Азии Национальная радиоастрономическая обсерватория Японии (NAOJ). Организационно строительство, пуско-наладочные работы и эксплуатация ALMA совместно управляются в рамках Объединенной Обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory, JAO).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Объединенное Королевство, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция. 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 передовой 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 – крупнейшем из существующих астрономических проектов. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа 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

Axel Weiss
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Телефон: +49 228 525 273
Email: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de

Joaquin Vieira
California Institute of Technology
USA
Сотовый: +1 949 887 5795
Email: vieira@caltech.edu

Yashar Hezaveh
McGill University
Montréal, Canada
Телефон: +1 514 398 7032
Email: yasharh@physics.mcgill.ca

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Douglas Pierce-Price
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6759
Email: dpiercep@eso.org

Carlos de Breuck
ESO
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6613
Email: cdebreuc@eso.org

Charles E. Blue
National Radio Astronomy Observatory, Public Information Officer
Charlottesville, USA
Телефон: +1 434 296 0314
Email: cblue@nrao.edu

Перевод пресс-релиза ESO eso1313.

О релизе

Релиз №:eso1313ru
Тип:• Early Universe : Galaxy : Activity : Starburst
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,Hubble Space Telescope,South Pole Telescope
Science data:2013Natur.495..344V
2013ApJ...767..132H
2013ApJ...767...88W

Изображения

ALMA images of gravitationally-lensed distant star-forming galaxies
ALMA images of gravitationally-lensed distant star-forming galaxies
только на английском
Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
только на английском

Видео

Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
только на английском

Также смотрите наши