Астрономы определили одни из самых древних галактик во Вселенной

Ученые предполагают, что такие галактики, как Segue-1, Bootes I, Tucana II и Ursa Major I, – одни из первых сформировавшихся галактик: и их возраст превышает 13 миллиардов лет.

Первые атомы появились, когда Вселенной насчитывалось всего 380 тысяч лет. Это были атомы водорода – простейшего элемента периодической таблицы. Они собирались в облака и постепенно охлаждались, превращаясь в маленькие пучки — или «гало» — темной материи, возникшей из Большого взрыва.  

Эта фаза остывания, известная как «космические темные века», продолжалась около 100 миллионов лет. В итоге газ, остывший внутри гало, стал нестабилен и начал формировать звезды: эти объекты – самые первые галактики. После их формирования Вселенная наполнилась светом, положив конец «темным векам».

Доктор Соунак Боуз из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, доктор Элис Дисон и профессор Карлос Френк из Даремского университета определили две популяции галактик – спутников Млечного Пути. Первой была очень тусклая популяция галактик, сформировавшихся в «темные века». Вторая — более яркая популяция, состоящая из галактик, появившихся на сотни миллионов лет позже, когда водород, ионизированный интенсивным ультрафиолетовым излучением, испущенным первыми звездами, смог остыть до более массивных гало темной материи.

Ученые обнаружили, что модель формирования галактик, ранее разработанная ими же, идеально соответствует полученным данным. Это позволило им рассчитать периоды формирования галактик-спутников. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

«Обнаружить одни из самых первых галактик, сформировавшихся в нашей Вселенной и вращающихся вокруг Млечного Пути, — для астрономии эквивалентно обнаружению останков первых людей, населявших Землю. Это невероятно волнительно, — говорит профессор Карлос Френк. — Наше открытие поддерживает нынешнюю модель эволюции Вселенной — ΛCDM («Лямбда-СиДиЭм»), — в которой элементарные частицы, составляющие темную материю, движут космической эволюцией».

Интенсивное ультрафиолетовое излучение, испущенное первыми галактиками, уничтожило оставшиеся атомы водорода, ионизировав их (выбив из них электроны), что помешало этому газу остыть и сформировать новые звезды. Процесс галактического формирования приостановился — и на протяжении примерно миллиона лет новые галактики не появлялись.

В итоге гало темной материи стали настолько массивными, что даже ионизированный газ смог остыть. Галактическое формирование возобновилось, кульминировав образованием невероятно ярких галактик наподобие Млечного Пути.

«Один из приятных аспектов этой работы — то, что она подчеркивает соответствие между предсказаниями теоретической модели и действительными данными, — рассказывает доктор Соунак Боуз. — Десять лет назад самые тусклые галактики в непосредственной близости от Млечного Пути остались бы незамеченными. Благодаря повышенной чувствительности современного оборудования был обнаружен целый ряд прежде неизвестных малых галактик, что позволило нам испытать теоретические модели в новом режиме».

«Это отличный пример того, как наблюдения самых маленьких из карликовых галактик по соседству с Млечным Путем могут быть использованы для того, чтобы узнать больше о ранней Вселенной», — делится впечатлениями доктор Элис Дисон.