Десятки тысяч гигантских гало из водорода обнаружены в ранней Вселенной
Астрономы нашли десятки тысяч Lyα-туманностей — гигантских гало из водорода, окружавших галактики 10–12 миллиардов лет назад. В их существовании не сомневаются уже лет сто, но до последнего времени удалось обнаружить лишь малую толику этих образований.
Анализу подвергли данные обзора HETDEX (Hobby–Eberly Telescope Dark Energy Experiment — Эксперимент по изучению темной энергии на телескопе Хобби–Эберли). Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal. Исследование увеличило количество известных водородных гало сразу в десять раз — с примерно 3000 до более чем 33 000.
Это подтвердило предположение, что такие облака — вовсе не диковинка; кроме того, работа расширила диапазон их размеров, дав ученым более репрезентативную выборку для изучения — чтобы удобнее было распутывать историю происхождения и эволюции первых галактик.
«Последние лет двадцать мы анализировали по сути одни и те же объекты. HETDEX позволяет нам находить гораздо больше таких гало, измерять их форму и размеры. Это дало возможность составить полноценный статистический каталог», — объясняет координатор данных HETDEX Эрин Ментак Купер, ведущий автор исследования.
Водород трудно заметить, поскольку собственного света он не испускает. Но начинает светиться, оказавшись рядом с источником мощного излучения — например, с галактикой или скоплением галактик, полными звезд, сверкающих в ультрафиолете. Для обнаружения такой флуоресценции нужно много времени на точных инструментах, которые обычно пользуются большим спросом.
Предыдущие астрономические обзоры уже находили некоторые из этих гало, но только самые яркие. Кроме того, целевые наблюдения ранних галактик обычно ведутся с таким сильным увеличением, что в кадр попадают только самые маленькие гало, а все остальное обрезается. В результате все, что находится между «малышами» и «громадинами», оставалось неуловимым.
HETDEX помогает заполнить этот пробел. В рамках своей миссии по изучению темной энергии с помощью телескопа Хобби–Эберли в обсерватории Макдональда он наносит на карту положение более миллиона галактик.
Полпетабайта данных
«Мы собрали почти полпетабайта данных не только по этим галактикам, но и по пространству между ними. Наши наблюдения охватывают область неба площадью, более чем в 2000 раз превышающей размеры лунного диска», — говорит главный исследователь HETDEX Карл Гебхардт, заведующий кафедрой астрономии Техасского университета в Остине и соавтор статьи.
«Телескоп Хобби–Эберли — один из крупнейших в мире. А инструмент, который использует HETDEX, получает 100 000 спектров за одно наблюдение. Так что у нас огромные объемы данных, и нас ждет множество открытий», — добавляет постдокторант Техасского университета в Остине Дастин Дэвис, соавтор исследования.
Вновь обнаруженные гало простираются в поперечнике от десятков до сотен тысяч световых лет. Некоторые выглядят просто — как облако в форме мяча для регби, окружающее одну-единственную галактику. Другие представляют собой обширные бесформенные кляксы из нескольких галактик. «Такие — самые интересные, — считает Ментак Купер. — Они похожи на гигантских амеб со щупальцами, уходящими в космос».
Чтобы найти эти объекты, отобрали 70 000 самых ярких из более чем 1,6 миллиона ранних галактик, идентифицированных HETDEX на сегодняшний день, и обработали сведения на суперкомпьютере в Техасском центре передовых вычислительных технологий.
Что дальше
Найдены явно не все, предполагает исследовательница: «Мы подозреваем, что у самых слабых систем просто не хватает яркости, чтобы полностью проявить свои истинные размеры».
Авторы надеются, что их открытия поможет в понимании ранней Вселенной: как эволюционировали ее структуры, как распределялось вещество, как двигались объекты и многое другое. Имея 33 000 гало для изучения, проблема больше не будет в том, где их найти, а в том, какое именно выбрать.
«Существуют различные модели для галактик той эпохи. Они в целом работают и кажутся логичными, но в них есть пробелы и недостатки. Теперь можно сфокусироваться на отдельных гало и детальнее разобраться в физике и механизмах происходящего. А затем — либо исправить существующие модели, либо отбросить их и начать заново», — резюмирует Дэвис.
