Ученые обсерватории ALMA в рамках программы обзора ранней Вселенной CRISTAL изучили 39 галактик, сформировавшихся через миллиард лет после Большого взрыва. Вместе с данными радиотелескопов ALMA астрономы использовали уникальные снимки телескопов Hubble и James Webb.
С помощью размещенного в чилийском высокогорье комплекса телескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), астрономы смогли заглянуть в раннюю Вселенную и выявить «строительные блоки» галактик в период их первоначального становления. Обзор CRISTAL показывает формирование скоплений холодного газа, облаков пыли и звезд в галактиках, наблюдаемых в том виде, в каком они были всего через один миллиард лет после Большого взрыва. Название проекта несколько замысловато расшифровывается как [CII] Resolved ISM (interstellar matter) in STAr-forming galaxies — «[излучение] CII разъясняет межзвездную материю в звездообразующих галактиках».
Руководитель проекта CRISTAL Survey, профессор Университета Консепсьона Родриго Эррера-Камю отметил, что благодаря уникальной чувствительности и разрешающей способности ALMA ученые исследовали внутреннюю структуру ранних галактик в деталях, которые были недоступны ранее. CRISTAL показывает, как формировались первые галактические диски, как звезды образовывали гигантские скопления и как газ формировал галактики, которые мы видим сегодня.
Целью программы CRISTAL, одного из центральных проектов обсерватории ALMA, стали 39 звездообразующих галактик, отобранных среди популяции галактик в ранней Вселенной. Используя линейное излучение CII, особый тип света, испускаемого ионизированными атомами углерода, в качестве индикатора холодного газа и пыли, и комбинируя его с изображениями в ближнем инфракрасном диапазоне, полученными с космических телескопов «Джеймс Уэбб» и «Хаббл», исследователи составили подробные карты межзвездной среды в каждой системе.
Согласно одному из ключевых выводов исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, в большинстве галактик можно увидеть рождение звезд в виде больших скоплений, каждое из которых простирается на несколько тысяч световых лет. Группа галактик продемонстрировала признаки вращения, что указывает на раннее формирование дискообразных структур, которые являются предшественниками современных спиральных галактик. Излучение CII часто распространяется далеко за пределы видимых звезд, что указывает на присутствие холодного газа, который в дальнейшем станет источником звездообразования или будет рассеян звездными ветрами.
Соавтор исследования, астроном Национальной радиоастрономической обсерватории США (NRAO) и координатор исследования ALMA Лорето Баркос-Муньос подчеркнул, что CRISTAL наблюдает ранние галактики не просто как светящиеся точки, а как сложные эволюционирующие экосистемы. Проект показывает, как ALMA может исследовать внутреннюю структуру галактик даже в отдаленной Вселенной, раскрывая, как они меняются в пространстве-времени, взаимодействуют друг с другом и формируют звезды.
В процессе наблюдения астрофизиков особо привлекли две галактики — CRISTAL-13 и CRISTAL-10. В первой видны массивные облака космической пыли, которые блокируют видимый свет от новорожденных звезд. Этот свет преобразуется в миллиметровые волны, принимаемые ALMA, что позволяет выявить структуры, которые полностью скрыты от телескопов, наблюдающих в оптическом или инфракрасном диапазонах.
Галактика CRISTAL-10 представляет собой самый загадочный объект: излучение ионизированного углерода в нем необычно слабое по сравнению с яркостью в инфракрасном диапазоне, что наблюдается только в редких, сильно затемненных галактиках, таких как, например, Arp 220 в ближней части Вселенной. Это говорит об экстремальных физических условиях или необычном источнике энергии в межзвездной среде.
Наши наблюдения подчеркивают потенциал ALMA как машины времени, позволяющей нам заглянуть в ранние эпохи Вселенной. Такие программы, как CRISTAL, демонстрируют роль ALMA в развитии науки с высокой отдачей. Они позволяют нам разгадывать загадки космической эволюции с беспрецедентной глубиной и разрешением, которые могут обеспечить только обсерватории мирового класса.
Источник