„Хершел” откри зрели галактики в младата Вселена

Нови резултати от космическия телескоп „Хершел“ ни дават забележителен поглед върху вътрешната динамика на две млади галактики.

Изненадващо те са показали, че само няколко милиарда години след Големия взрив някои галактики изглеждат сякаш вече са приключили с натрупването на газ и се въртят по начин, прилягащ на по-зрели галактики.

Когато галактиките се формират, те трупат маса чрез гравитационно привличане на обширни външни газови облаци. Когато газовите облаци навлязат в галактиката, те попадат в случайни орбити. Това неподредено движение причинява турбуленция в галактиката приемник, която може да доведе до формиране на звезди.

За да изследват вътрешните условия на формиращите се галактики, Джеймс Роудс и Сангита Малотра (и двамата от щатския университет в Аризона) и техни колеги се прицелили в две млади галактики, познати като S0901 и Клонингът (The Clone). На светлината от двете галактики ѝ отнело 10 милиарда години, за да достигне до нас през Космоса. Затова сега ги виждаме, когато те са били сравнително млади.

„Целта на проекта е да се изучат физическите състояния на газа в тези галактики. Искахме да знаем дали те са подобни на галактиките около нас, или има разлика във физическите състояния”, казва Роудс, цитиран от ScienceDaily.

Двете галактики, които избират да изучават, са нормални за това време от космическата история. Това означава, че са около 10-20 процента от размера на нашия Млечен път, което се смята за обикновена галактика в настоящата Вселена.

Изучаването на толкова отдалечени галактики обикновено е възпрепятствано, защото изглеждат прекалено тъмни за ефективно наблюдение, но в този случай изследователите били подпомогнати от космически лупи, познати като гравитационни лещи. Двете галактики се намират зад други групи от галактики, чиято гравитация изкривява пространството.

Както е познато от общата теория на относителността на Айнщайн, това изкривяване играе ролята на лупа. Въпреки че размазва изображенията на младите галактики, то помага чрез увеличаване на тяхната светлина и по този начин ги поставя в обсега на HIFI инструмента на „Хершел“.

Изследователите използвали HIFI, за да проучат инфрачервената светлина на йонизирания въглерод, която се излъчва на честота 1900 GHz и има дължина на вълната в светлинния спектър 158 микрометра. Тази спектрална линия се създава в облаците, които обграждат регионите, формиращи звезди. HIFI показал, че линията била разширена до двоен пик и това позволило движението на газа да бъде вместено в модел.

Първо учените нанесли цялостното въртене на галактиката, а след това и турбуленцията в газовите облаци. За тяхна изненада открили, че галактиката S0901 се държи изключително добре. Разбрали, че въртенето е подредено, вместо да има турбуленция – също както при днешните величествени галактики.

„Обикновено когато астрономите изследват галактики от толкова ранна ера, откриват, че турбуленцията играе много по-голяма роля, отколкото при модерните галактики. Но S0901 е ясно изключение на този модел и Клонингът може да бъде друго”, казва Роудс.

Клонингът, който е втората галактика от изследването, също може да бъде описан с подредено въртене. Но качеството на данните е по-ниско, защото изображенията са по-затъмнени. Това означава, че данните могат да описват и модел на силно турбулентна галактика, както и по принцип би се очаквало.

„Галактиките преди 10 милиарда години били по-активни в създаването на звезди, отколкото сега. Обикновено показват повече турбуленция, може би защото натрупват газ по-бързо от модерните галактики. Но сега имаме случаи на галактики, които комбинират „спокойното” въртене на модерна галактика и активното формиране на звезди, обичайно за ранните галактики. Това предполага първо, че тези галактики са приключили с натрупването на газ, поне засега. Но също изглежда, че турбуленцията не е задължителна за задвижването на това ранно и активно звездно формиране”, казва Малотра.

Малотра признава, че изследването е още в първоначална фаза. „Това не е последното изказване по тази тема. Трябва ни по-голяма проба, за да сме сигурни в нашите заключения”, споменава тя.

Но тази по-голяма проба няма да бъде изследвана от „Хершел“. Както се предполагаше, хелиевият охладител, нужен за поддържането на HIFI и другите инструменти на телескопа, е изчерпан през април 2013 г. Учените се надяват да продължат работата с чилийския радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), състоящ се от 66 чинии.

„Умопомрачително е, че чрез „Хершел“ и помощта на гравитационните лещи е възможно да се изучава кинематиката на вътрешния газ в галактиките, когато са били само на няколко милиарда години и какво можем да научим от това. Авангардната работа на „Хершел“ ще бъде продължена”, казва Горан Пилбрат от проекта „Хершел“ в Европейската космическа агенция.