Согласно показаниям астрономического спутника «Планк» Европейского космического агентства (ESA), возраст Вселенной составляет порядка 13,8 миллиарда лет. В протонную эпоху (между тремя минутами и 380 тысячами лет после Большого взрыва) происходили процессы, которые охватывали Вселенную целиком, — их реконструкция важна для понимания эволюции галактик. В начале эпохи реионизации (между 550 миллионами 800 миллионами лет) Вселенная была заполнена гелием и водородом, которые препятствовали перемещению ультрафиолетового излучения от первичных звезд. В это время водород проходил реионизацию: поглощение атомами квантов излучения удаляло электроны с их орбитали. Наблюдение объектов эпохи реионизации затрудняет поглощение водорода облаками. Однако несколько подобных объектов известны — это исключительно яркие и, тем не менее, нерепрезентативные галактики.
В рамках нового исследования группа астрономов из США, Австралии, Германии, Японии и Италии под руководством Остина Хога (Austin Hoag) из Калифорнийского университета в Дейвисе получила спектр относительно тусклой галактики MACS1423-z7p64, восходящей к эпохе реионизации. Расстояние до объекта настолько велико, что авторы наблюдали его в состоянии, которое было характерно для него спустя 700 миллионов лет после «рождения» Вселенной. Зафиксировать свет галактики удалось благодаря эффекту гравитационной линзы: между наблюдателями и MACS1423-z7p64 расположено скопление галактик, искривляющее путь огибающего мишень света. В результате видимая яркость объекта возросла почти на порядок, что сделало возможным обнаружение с помощью автоматической обсерватории «Хаббл». В ходе последующих наблюдений и проверки ученые использовали спектрометр MOSFIRE обсерватории имени Кека.
Оценить расстояние до галактики позволило значение красного смещения в оптическом спектре, в частности локализация первой линии серии Лаймана. У водорода, сохраняющего стабильное состояние, такая линия лежит в ультрафиолетовом диапазоне — 121,56 нанометра. Согласно данным MOSFIRE, у водорода в MACS1423-z7p64 первая линия из-за доплеровского смещения была сдвинута до 1050,4 нанометра, поскольку галактика быстро удаляется от Земли. В рамках современной космологической модели ΛCDM скорость объекта, или красное смещение спектральных линий, можно конвертировать в наблюдаемый возраст от момента Большого взрыва. Для MACS1423-z7p64 этот показатель равен 700 миллионам лет. По словам ученых, полученный спектр свидетельствует о том, что в галактике происходит активное звездообразование. Среди звезд, расположенных в ней, находится группа объектов возрастом примерно 24 миллиона лет.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Ранее международная группа астрономов обнаружила магнитные поля, окружающие «руины» древних межгалактических столкновений. Протяженность этих полей превышает 5–6 миллионов световых лет.
Наука
Денис Стригун
