Астрономы, использующие космический телескоп «Хаббл» НАСА и ЕКА, обнаружили нечто ...
Дата публикации: 23-06-2026 14:23:09
Астрономы, использующие космический телескоп «Хаббл» НАСА и ЕКА, обнаружили нечто неожиданное: ультрафиолетовый свет от галактики, существовавшей всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва
В этой галактике много молодых звезд, которые образуют плотные скопления и излучают ионизирующий свет, способный преобразовывать непрозрачный нейтральный газ внутри галактики и вокруг нее, открывая нам обзор. Это позволяет предположить, что подобные галактики в ранней Вселенной были ответственны за рассеивание нейтрального водородного тумана, который когда-то заполнял космос.
Галактика, получившая обозначение MXDFz4.4, существовала в конце эры реионизации — переломного периода в истории нашей Вселенной. Примерно в течение первого миллиарда лет существования космоса газ между звездами и галактиками был непрозрачен для энергичного ультрафиолетового излучения. Со временем газ стал прозрачным или ионизированным. Этот процесс не был похож на переключение между режимами, он, вероятно, занял сотни миллионов лет. Исследователи все еще собирают данные, чтобы в полной мере понять, как это произошло, поэтому MXDFz4.4 является важным прецедентом.
«Считалось, что наблюдать за такой галактикой невозможно», — говорит ведущий автор исследования Илиас Гувартс, постдокторант Научного института космического телескопа (STScI) в Балтиморе. «Исследователи предполагали, что «туман» или нейтральный водород, заполнявший раннюю Вселенную, был слишком плотным и не позволял нам увидеть его ионизирующее излучение. «Хаббл» не только зафиксировал это излучение, но и помог раскрыть невероятные подробности о характеристиках галактики».
Молодые массивные звезды излучают ультрафиолетовый свет, способный ионизировать атомы водорода. За те 12 миллиардов лет, что свет шел до «Хаббла», пространство расширилось, и свет растянулся, или сместился в красную область спектра, превратившись в видимый свет. Диапазон длин волн, в котором работает «Хаббл», в сочетании с чувствительностью и разрешением этого космического телескопа делает его единственным инструментом, способным улавливать ультрафиолетовый свет из ранней Вселенной.
Ни одна из них не похожа на другую, что делает MXDFz4.4 уникальной», «Астрономы обнаружили множество галактик, существовавших в этот период истории Вселенной, но мы не обнаружили ионизирующих фотонов», — сказал Марк Рафельски, соавтор исследования и заместитель руководителя миссии «Хаббл» в STScI.
Длительные снимки «Хаббла», сделанные в рамках нескольких существующих обзоров, показали, что источником ультрафиолетового излучения, осветившего окружающее пространство, являются молодые массивные звезды галактики. Эти звезды образовались в результате вспышек в последние несколько миллионов лет существования MXDFz4.4 и расположены очень близко друг к другу.
Усиливая этот эффект скученности, отметим, что галактика MXDFz4.4 примерно в 100 раз меньше нашего Млечного Пути, но звезды в ней образуются в 10 раз быстрее.
«Множество молодых, горячих и массивных звезд, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга, лучше справляются с прохождением сквозь непрозрачный газ», — говорит Гувертс. По оценкам исследователей, от 50 до 100 % энергичного ионизирующего излучения молодых звезд проходит сквозь окружающий газ.
Продолжительность жизни массивных звезд также играет свою роль, поскольку они живут всего несколько миллионов лет. Многие из них взрываются как сверхновые, высвобождая гигантское количество энергии и образуя колоссальные дыры, через которые проходит еще больше света.
Сотрудничество с другими обсерваториями
«Хаббл» не смог бы сделать это в одиночку. Эти выводы подтверждаются данными обзора, полученными с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» НАСА, ЕКА и Канадского космического агентства в ближнем инфракрасном диапазоне, а также снимками MUSE eXtremely Deep Field, или MXDF, названной в честь галактики, сделанными с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (VLT) в видимом диапазоне.
Команда использовала данные «Уэбба», чтобы определить массу галактики, проанализировать ее старые звезды и изучить историю звездообразования в галактике. Старые звезды галактики менее массивны и холодны, поэтому они не влияют на изменение окружающего их газа.
Сравнение данных, полученных с помощью телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», также показало, что недавнее звездообразование происходило скачкообразно. Данные, полученные с помощью телескопа VLT, позволили определить, когда существовала галактика MXDFz4.4: через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва. До этого открытия исследователи обнаружили только одну галактику, излучающую ионизированный свет, которая существовала, когда Вселенной было 1,6 миллиарда лет. Было найдено всего несколько подобных примеров, и все они существовали, когда Вселенной было около 2 миллиардов лет. Модель MXDFz4.4 позволяет исследователям сделать более точные выводы о том, как протекала эра реионизации.
"Эти открытия в отношении MXDFz4.4 стали возможны благодаря мощному сочетанию телескопов «Хаббл», «Джеймс Уэбб» и Очень большого телескопа," — сказал соавтор исследования Александр Беккет, постдокторант Марсельской лаборатории астрофизики. "Даже с помощью самого современного программного обеспечения для анализа, разработанного в основном в Марселе, мы смогли измерить свойства этой удивительной галактики."
Расширяем то, что мы знаем
Изучение эпохи реионизации — задача, над которой ученые бьются уже несколько десятилетий. Исследователи используют статистические данные о звездных скоплениях в близлежащих галактиках, которые мы можем наблюдать во всех подробностях, чтобы делать обоснованные предположения о том, что могло происходить в галактиках ранней Вселенной, отчасти потому, что их звездные скопления находятся слишком далеко, чтобы их можно было рассмотреть в деталях.
В 2023 году исследователи с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» показали, что звезды в галактиках излучали достаточно света, чтобы нагревать и ионизировать окружающий их газ спустя 900 миллионов лет после Большого взрыва. Это стало прорывом, но астрономам нужны такие галактики, как MXDFz4.4, чтобы полностью понять, как происходил этот процесс, ведь он показывает, как высокоэнергетический свет от молодых звезд преодолевал газ и пыль внутри самой галактики.
Возможно, другие галактики, подобные MXDFz4.4, еще ждут своего открытия.
«Наблюдения за галактикой MXDFz4.4 с помощью телескопа «Хаббл» позволили нам проверить наши гипотезы гораздо ближе к эпохе реионизации, чем когда-либо прежде, — сказал Рафельски. — Обнаружение большего количества галактик, особенно в более поздние периоды существования Вселенной, когда можно собрать более крупные выборки, позволило бы нам уточнить эти измерения и выяснить, что именно закрыло от нас обзор в конце той эпохи».
Источник:
NASA, ESA, STScI, И. Гувартс, М. Рафельски, А. Кукемор (STScI). Обработка изображений: А. Паган (STScI)
На изображении:
На черном космическом фоне видны тысячи галактик. Галактики различаются по размеру: от больших сгустков и крупных спиралей, видимых с ребра, до коротких линий и крошечных точек. Галактики окрашены в разные цвета, включая оранжевый, белый, розовый и голубой. В правом нижнем углу видна одна яркая звезда на переднем плане с несколькими дифракционными всплесками. Белый квадрат выделяет крошечную голубую точку в верхней трети изображения, которая увеличена и помечена как MXDFz4.4. У галактики голубое ядро с желтыми и красными пятнами по краям
