Насколько далека самая далекая галактика во Вселенной?
Вселенная — чертовски большое место. Когда мы смотрим на ночное небо, почти все, что видно невооруженному глазу, является частью нашей галактики: звездой, скоплением звезд, туманностью. За звездами Млечного Пути проглядывает, например, галактика Треугольника. Эти «островные миры» мы находим повсюду во Вселенной, куда ни глянь, даже в самых темных и пустых клочках пространства, если только сумеем собрать достаточно света, чтобы заглянуть достаточно глубоко.
Большинство этих галактик настолько далеки, что даже фотону, летящему на скорости света, потребуются миллионы или миллиарды лет, чтобы преодолеть межгалактическое пространство. Когда-то он был испущен поверхностью далекой звезды, а теперь он, наконец, добрался до нас. И хотя скорость в 299 792 458 метров в секунду кажется невероятной, тот факт, что мы прошли всего 13,8 миллиарда лет со времен Большого Взрыва, означает, что расстояние, которое преодолел свет, все же конечно.
Вы, наверное, думаете, что самая далекая галактика от нас должна быть не дальше, чем в 13,8 миллиарда световых лет от нас, но это было бы ошибкой. Видите ли, кроме того, что свет движется с конечной скоростью через Вселенную, есть и другой, менее очевидный факт: ткань самой Вселенной расширяется с течением времени.
Галактика EGS8p7 в настоящее время является рекордсменом по удаленности. С измеренным красным смещением в 8,63, наша реконструкция Вселенной подсказывает нам, что свету этой галактики потребовалось 13,24 миллиарда лет, чтобы добраться до нас. Еще немного математики, и мы обнаружим, что видим этот объект, когда Вселенной было всего 573 миллиона лет, всего 4% от ее текущего возраста.
Зеркало Хаббла по сравнению с зеркалом Джеймса Вебба
Но не думайте, что эта галактика самая далекая из самых далеких галактик, которые мы когда-либо увидим. Мы видим галактики на таком расстоянии настолько, насколько нам позволяет наше оборудование и Вселенная: чем меньше нейтрального газа, чем больше и ярче галактика, чем чувствительнее наш инструмент, тем дальше мы видим. Через несколько лет космический телескоп Джеймса Вебба сможет заглянуть еще дальше, поскольку будет способен улавливать свет большей длины волны (и, следовательно, с большим красным смещением), сможет видеть свет, который не блокируется нейтральным газом, сможет видеть более тусклые галактики, чем наши современные телескопы (Хаббл, Спитцер, Кек).
В теории самые первые галактики должны появиться с красным смещением в 15-20.
Источник
Найдена самая далекая и древняя галактика во Вселенной
Команда астрономов использовала телескоп Keck I, чтобы измерить расстояние до древней галактики. Ученые пришли к выводу, что целевая галактика GN-z11, не только самая старая, но и самая далекая.
Галактика GN-z11 настолько далека, что определяет саму границу наблюдаемой Вселенной. Команда ученых надеется, что новое исследование прольет свет на период космологической истории, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет.
Профессор Нобунари Касикава с факультета астрономии Токийского университета долго искал самую далекую из галактик, которая доступна для наблюдений, чтобы узнать, как и когда она появилась.
«Судя по предыдущим исследованиям, галактика GN-z11 кажется самой далекой от нас обнаруживаемой галактикой. Она находится на расстоянии 13,4 млрд световых лет или 134 нониллиона километров (это 134 с 30 нулями)», — объясняет Кашикава. — Но измерить и проверить такое расстояние — непростая задача».
Кашикава и его команда измерили красное смещение GN-z11. Напомним, космологическое (метагалактическое) красное смещение — наблюдаемое для всех далёких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, объясняемое как динамическое удаление этих источников друг от друга и, в частности, от Млечного Пути.
Чтоб изучить GN-z11, ученые использовали наземный спектрограф, прибор для измерения эмиссионных линий, названный MOSFIRE, который установлен на телескопе Keck I на Гавайях.
Напомним, эмиссионный спектр, спектр излучения, спектр испускания — это относительная интенсивность электромагнитного излучения объекта исследования по шкале частот. Обычно изучается в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне от сильно нагретого вещества.
MOSFIRE детально зафиксировал эмиссионные линии GN-z11, что позволило команде сделать гораздо более точную оценку расстояния до галактики. Как отмечает Кашикава, при работе с расстояниями в этих масштабах неразумно использовать наши знакомые единицы километров или даже кратные им. Вместо этого астрономы используют другое значение — число красного смещения, обозначаемое z.
Кашикава и его команда повысили точность значения z галактики в 100 раз. Если последующие наблюдения подтвердят это, астрономы могут с уверенностью сказать, что GN-z11 — самая дальняя галактика, когда-либо обнаруженная во Вселенной.
Источник
Самые отдаленные астрономические объекты
Современные исследовательские аппараты позволяют видеть максимально отдаленные объекты в Космосе. Чуть ли не с самого рождения Вселенной стали появляться отдельные галактики, свет от которых научились вылавливать.
Они на сегодняшний день так далеко, что мы никогда не сможем их достичь. Их текущее положение может составлять 20-40 млрд. св. лет, а скорость убегания превышает скорость света.
1. GN-z11 (отдаленность – 13,39 млрд. св. лет)
При помощи телескопа «Хаббл» удалось заснять скопление тысяч галактик в северном полушарии небосвода. Среди них особый интерес заняла GN-z11, которая появилась всего через 400 млн. лет после Большого Взрыва. Она сверкает яркими голубыми звездами, которые мы, с учетом красного смещения в 11,09, видим оранжевыми.
2. MACS1149-JD1 (расстояние – 13,26 млрд. св. лет)
Хаббл и ALMA (субмиллиметровый конгломерат радиотелескопов) позволили заснять небольшой участок Космоса, в котором обнаружена одна из древнейших протогалактик. При красном смещении в 9,11, она видна как размытое пятно. Естественно, в сегодняшнее время она выглядит иначе. Но как конкретно – неизвестно, потому что давно вышла из зоны наблюдения.
3. EGSY8p7 (дистанция – 13,23 млрд. св. лет)
Совместные усилия Спитцера и Хаббла позволили обнаружить еще одну далекую звездную колыбель. В 2015 году, когда ее обнаружили, она считалась самой отдаленной.
4. A2744 YD4 (отдаленность – 13,2 млрд. св. лет)
Молодая галактика, обнаруженная в 2015 году Хабблом. Так как она расположена за массивным кластером Abell 2744, метод линзирования и анализ частиц водорода, идущих к нам от этого направления, сумели ее засвидетельствовать.
5. GRB 090423 (расстояние — 13,18 млрд. св. лет)
На красном смещении в 8,2 смогли уловить мощный гамма-всплеск. Это кратковременное усиление излучения, которое по силе сопоставимо с целой галактикой. Считается, причина такого колоссального явления – образование черной дыры большой массы.
Излучения наблюдались в рентгеновском, оптическом, инфракрасном и радиоволновом диапазонах.
6. EGS-zs8-1 (отдаленность – 13,13 млрд. св. лет)
В созвездии Волопаса расположен еще один старожил Вселенной. Это молодая галактика, в которой можно предположить повышенную стадию звездообразования. Это логично, так как в начале существования нашего мира образовывались огромные звезды. Они жили не долго (некоторые — 1 млн. лет), и оставляли после себя материал для светил второго поколения, с более высоким процентом тяжелых элементов.
7. ULAS J1342+0928 (удаленность – 13,1 млрд. св. лет)
Перед нами сразу два рекорда: самый отдаленный квазар, а, следовательно, самая старая супермассивная черная дыра.
Предварительная оценка массы объекта говорит о значении в 800 млн. масс Солнца.
Чтобы обнаружить настолько древний объект потребовалась коалиция из трех телескопов (Джемини, Магеллана и LBT).
Видно, что мы все ближе подбираемся к окраинам границ наблюдения. Эти исследования позволят понять формирование галактик и звезд в ранней Вселенной.
Источник
Где находится самая дальняя точка Вселенной?
Наверняка вы не раз задумывались, глядя на ночное небо: «Что там? Как далеко всё это простирается?». Вы не одиноки в своём любопытстве. Мало того, вы в очень хорошей компании. Люди задавались вопросом, что там, за горизонтом, в течение всей истории существования своей цивилизации. И сегодня наука пытается ответить уже на более серьёзный вопрос: есть ли вообще край у Вселенной?
Здесь живут львы
Самые древние географические карты, дошедшие до наших дней, датируются шестым веком до нашей эры. Нельзя сказать, что на них помещалась сколько-нибудь значительная территория. Земля выглядела плоской, как если бы её срисовывали, находясь на высокой горе, находящейся в центре. Одним из первых о том, что наша планета на самом деле представляет собой сферу, приблизительно в 240 году до н.э. предположил древнегреческий учёный Эратосфен. Наблюдая за полуденным Солнцем, он вычислил окружность земли, ошибившись в итоге всего на 15%.
Тем не менее, в течение ещё сотен лет после него карты были «плоскими», а картографы были центрами этих миров, будь то Европа, Азия или даже Китай. По краям таких карт часто были примечания, вроде совершенно замечательного «здесь живут львы». Эти надписи обозначали неизведанные земли. Исследователи обменивались знаниями и «обнаруживали» места, уже почему-то заселённые людьми. Картина мира постепенно расширялась, пополняясь новыми красками. Карты приобрели окончательный вид в 20- годах позапрошлого века, с открытием Антарктиды. И неожиданно для всех краем карты оказалось небо!
Одна Вселенная – одна галактика
В 30-х годах того же века человечество обнаружило, что звёзды находятся гораздо дальше, чем планеты. Выяснилось это, когда астрономы измерили, насколько по-разному различные небесные тела перемещаются относительно своего фона — этот феномен называется «параллакс». Край карты теперь переместился за пределы Солнечной системы — дальше, вглубь галактики. И к началу 20 века человечество искренне считало, что вся Вселенная помещается в Млечный путь.
Но тут перед учёными встал вопрос: «Если одна звезда не такая яркая, как другая — она что, дальше? Или просто меньше?». На самой заре 20 века астроном Генриетта Суон Ливитт определила, что класс звёзд под названием Цефеиды пульсирует — становится то ярче, то тусклее. При этом звёзды, пульсирующие с одинаковой периодичностью, имеют одинаковую яркость. Если две цефеиды пульсируют синхронно, и одна из них тусклее другой, это значит, что одна из них ближе, а вторая — дальше. И так как расстояние до некоторых из этих объектов уже было известно, учёным удалось создать космический «мерный шест», как у геодезистов.
В 1925 году Эдвин Хаббл наблюдал за яркостью переменных звёзд в мутном пятне под названием Андромеда, и некоторые из них оказались совсем не такими яркими, как на то намекала ритмичность пульсации. Астроном вдруг осознал, что эти звёзды находятся слишком далеко, чтобы находиться внутри Млечного пути. Андромеда оказалась другой галактикой! Сейчас мы знаем, что свет этой «богини» — это самое дальнее из того, что мы можем увидеть невооружённым взглядом на ночном небе.
13 миллиардов световых лет?
Используя более зоркие «глаза», вроде того космического телескопа, что был назван в честь Эдвина Хаббла, мы увидели потрясающие картины, на которых каждая крошечная точечка была целой галактикой. Самая дальняя из них находилась на расстоянии в 13 миллиардов световых лет, и свет от неё — это самое древнее, что нам доводилось видеть. Глядя на неё, мы смотрим на то, как она выглядела, когда Вселенной было всего 400 миллионов лет. Ни Солнца, ни Земли тогда ещё не существовало и в помине.
Надо сказать, что мы видим эти дальние объекты не там, где они находятся конкретно в этот момент времени. Некоторые звёзды, в том числе и наше Солнце, излучают свет согласно определённым шаблонам, которые зависят от их атомного состава. Они называются «спектры поглощения» и являются своеобразными световыми отпечатками. Но если мы видим образцы на более длинных и красных длинах волн, чем ожидаем, то это говорит о том, что объект удаляется от нас, и его свет растягивается расширяющейся вселенной. Астрономы называют этот феномен почти по коммунистически — «красным смещением».
Итак, за то время, что свет доходит до нас от отдалённой галактики, она улетает от нас ещё дальше. Поэтому мы видим её гораздо более молодой и близкой, чем есть на самом деле. Представьте, что друг послал вам на электронную почту письмо, в котором написал, что едет в поезде и проезжает мост на границе вашего города. Но к тому времени, когда вы прочитаете это послание, он уже будет далеко от этого моста. Так вот, то космическое явление, которое мы объясняем, очень напоминает описанную ситуацию. Однако физика больших расстояний имеет свои странные особенности, и мы непременно должны учитывать их.
Что за пределом видимой Вселенной?
Свет, покинув галактику, находящуюся на расстоянии 13 миллиардов световых лет, доходит до нас, когда до неё уже 46 миллиардов. И чем дальше она расположена, тем быстрее летит прочь. Это значит, что где-то далеко-далеко есть некий предел, за которым космические объекты движутся быстрее скорости света — потому что само пространство расширяется с упомянутой скоростью. Свет, который испускают такие объекты, будет удаляться от нас, двигаясь в нашем же направлении! И мы никогда не сможем увидеть его.
Это и есть предел наблюдаемого нами космоса. Учёные почти на 100% уверены, что за ним находятся другие его части. Никто точно не знает, насколько велика Вселенная. Кто-то считает, что она раз в 250 больше наблюдаемой, другие рассчитали, что это 1222000 мегапарсек, что очень много, очень гипотетично, и очень нелепо. Третьи говорят, что никакого края нет как такового. Одна из теорий гласит, что ткань Вселенной может быть свёрнута в тор — это что-то вроде гигантского пончика с дырой внутри. Если она верна, то у Вселенной нет не только края, но и начала, и конца.
Так что пока мы не можем ответить на вопрос, где находится самая дальняя точка Вселенной. Однако нами движет то же самое любопытство, которое тысячи лет назад вдохновляло на открытия первых
составителей географических карт. Берегите это чувство, пытайтесь открывать для себя новое. Но будьте осмотрительны… Где-то там могут жить львы.
Источник
Эти невероятные расстояния: подборка самых далёких объектов во Вселенной!
Легко ли вам представить расстояние от своего города до соседнего? Возможно, эта задача не будет выглядеть столь сложной. А теперь попробуйте вообразить расстояние до другого континента – получилось? Несомненно, тот, кто совершал авиаперелёты, тоже справится достаточно легко с этой задачей, но как насчёт того, чтобы представить себе путь до другой планеты? Так, чтобы долететь до Марса, «в дороге» придётся провести примерно 7 месяцев, а если задумать экскурсию на Плутон, то придётся потратить 9 лет своей жизни на это путешествие – и это только в один конец, да и на орбите сего холодного и сумрачного мира Солнечная система не заканчивается. Граница Солнечной системы лежит там, где гравитация нашей звезды сильнее гравитации соседних звезд (сфера Хилла). В случае нашего светила ее радиус — примерно два световых года. Грубо говоря, это 19 триллионов километров. Можете себе теперь вообразить это расстояние? И даже самое удачное творение рук человеческих – американский зонд «Вояджер-1», запущенный в 1977 году и считающийся самым быстрым объектом (его скорость равна примерно 60 000 км/ч), до сих пор не добрался до этого рубежа. Возможно ли нашему разуму вообразить границы нашего родного дома в космосе.
Вселенная огромна, а границы гелиосферы – это всего лишь капля в её безграничном молчании. Чтобы понять, насколько далеко от нас находится тот или иной объект, используют космологическое красное смещение. Замеры проводят способами спектроскопии – это самый на данный момент точный и надёжный метод. Сейчас известно о нескольких галактиках, которые по своему возрасту являются почти ровесницами нашей Вселенной, то есть, им почти 13 миллиардов лет! Они могли родиться в то время, когда после Большого взрыва прошло примерно 440 миллионов лет. В этот момент во Вселенной рождались первые звёзды, а вещество собиралось в отдельные, обособленные друг от друга скопления. Вот некоторые из самых древних и далёких объектов:
Z8 GND 5296
Её нашли астрономы из Техасского университета в 2013 году в созвездии Большой Медведицы. Галактика обладает одним из наибольших зарегистрированных значений красного смещения. По предварительным оценкам, свет от этой галактики достигает Земли приблизительно за 13,1 млрд. лет, но, учитывая тот факт, что Вселенная расширяется, в настоящее время эта галактика должна обитать на расстоянии в 30 млрд световых лет от Земли. Исходя из современных представлений о возрасте Вселенной, излучение из этой галактики, наблюдаемое нами сегодня, было испущено, когда Вселенной было всего около 700 млн лет, то есть, именно в этом новорождённом состоянии мы и наблюдаем её в данный момент. Изучая этот древний объект, учёные сравнивают процессы звёздообразования в ней и в нашем Млечном Пути. Так, в Млечном Пути рождается примерно одна новая звезда в год. В Z8 GND 5296 все идёт намного интенсивнее – 300 новых звёзд в год!
EGS – ZS8-1
Первая вышеупомянутая галактика носила почётный титул самой древнейшей галактики недолго – уже в 2015 году учёным удалось обнаружить ещё более раритетный космический объект – галактику EGS – ZS8-1. Свет от этой галактики до Земли шёл ещё дольше — 13,130 млрд лет. Расположена она в созвездии Волопаса. Излучение, доходящее от неё до Земли, было испущено не позднее чем через 5 % времени существования Вселенной. Впервые замечена в телескоп «Хаббл», подтверждение существования было получено с помощью спектрометра MOSFIRE в обсерватории Кека на Гавайях. С учётом расширения Вселенной, расстояние от Земли до этой галактики 30, 1 миллиард световых лет. Однако она – «малышка» по сравнению с нашим Млечным Путём – её масса составляет всего 15 % от массы нашей галактики. Сформировалась она примерно через 670 миллионов лет после Большого взрыва. Звёзды в ней рождаются примерно в 80 раз быстрее, чем у нас. В те далёкие времена водород во Вселенной только-только начинал ионизировать, а этому процессу способствовали рождающиеся молодые звёзды в подобных галактиках.
A2744-YD4
А этот старожил обитает в созвездии Скульптора (Южное полушарие). Эта галактика по истине уникальна. Её наблюдение стало возможным только благодаря эффекту гравитационного линзирования: она находится за гигантским скоплением галактик Abell 2744, которое увеличило изображение более отдалённой галактики A2744-YD4 в 1,8 раза.
Обнаружить её удалось лишь с помощью комплекса радиотелескопов ALMA в 2017 году. Красное смещение составляет 8,38, то есть с Земли мы наблюдаем эту галактику в момент, когда возраст Вселенной составлял всего 600 миллионов лет.
Источник