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
GN-z11 – самая далёкая галактика
GN-z11 – галактика в созвездии Большая Медведица настолько удалена, что считается самым удаленным от нас объектом. Она находится на границе видимой Вселенной на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет или 134 нониллиона км (это 134 с 30 нулями) от Земли. Это означает, что свет, который мы видим от нее, ушел 13,4 миллиарда лет назад. По расчетам, галактика образовалась через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Это небольшая галактика, которая имеет диаметр 4000 световых года. Она в 100 раз менее массивная, чем галактика Млечный Путь.
История обнаружения GN-z11
Галактика GN-z11 была первоначально замечена космическим телескопом Хаббла в 2016 году. Команда астрономов использовали телескоп Keck I на Гавайях, чтобы подтвердить ее возраст и расстояние. На момент её открытия ученые подсчитали, что она находился на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет. Спектроскопические наблюдения показывают, что галактика находится еще дальше, чем первоначально предполагалось, прямо на пределе расстояния, которое может наблюдать Хаббл.
Астрономы измеряют расстояние до галактики, определяя ее красное смещение, которое является измерением того, как быстро она удаляется от Земли. Поскольку Вселенная расширяется, каждый объект в небе, который не связан гравитацией с нашей галактикой, удаляется от нас. В этом случае, свет этих объектов растягивается на более длинные и, следовательно, более красные длины волн. Чем дальше галактика, тем больше красное смещение.
Чтобы определить, как далеко GN-z11 находится от Земли, были изучены её спектральные особенности, поскольку изучение наблюдений, сделанных космическим телескопом Хаббла, было ограниченным.
Ученые использовали более современный наземный спектрограф, инструмент для измерения эмиссионных линий, называемому MOSFIRE, который установлен на телескопе Keck I на Гавайях. Был проанализирован ультрафиолетовый свет, так как именно в этой области электромагнитного спектра ожидалось найти красные химические сигнатуры.
Используя спектроскопические наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне исследователи обнаружили, что красное смещение GN-z11 равно z = 10,957. Это позволило сделать гораздо точную оценку расстояния, чем это было возможно из предыдущих данных.
Несмотря на то, что эта галактика находится очень далеко, астрономы надеются, что она содержит информацию, которую мы можем узнать о нашей собственной галактике и Вселенной.
Мы узнали, что галактика была маленькой, но оживленной. Она рождала новые звезды с бешеной скоростью, главным образом потому, что у него все еще было огромное количество водорода и гелия — сырья для создания звезд.
Несмотря на свою молодость, некоторые из её звезд уже погасли. Умирая, они засыпали галактику более тяжелыми элементами, созданными самими звездами. Это означает, что свет, который мы видим от GN-z11, исходит от звезд второго поколения – тех, которые включали элементы, произведенные первым поколением. Поэтому астрономы продолжают искать галактики, которые находятся еще дальше — населенные самыми первыми звездами.
Поскольку мы видим GN-z11 таким, каким он выглядел раньше, мы понятия не имеем, как он выглядит сегодня — и никогда не узнаем. Из-за продолжающегося расширения Вселенной она удаляется от нас так быстро, что свет, который она излучает в космос сегодня, не может двигаться достаточно быстро, чтобы достичь Земли. Так что когда-нибудь в будущем галактика GN-z11 просто исчезнет из виду и навсегда затеряется в далекой вселенной.
История исследования
Дата открытия
2016
Обозначения
GN-z10-1, GNS-JD2
Наблюдательные данные
Созвездие
Большая Медведица
Прямое восхождение
12 ч 36 м 25,46 с
Склонение
62° 14′ 31,40″
Характеристики
Лучевая скорость
295,050 ± 119,917 км/с
z
11,09+0,08−0,12
Расстояние
≈13,4 млрд св. года (4,1 млрд пк) (собственное)
≈32 млрд св. года (9,8 млрд пк) (сопутствующее)
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
Обнаружена самая далёкая галактика во Вселенной
Учёные выяснили, что галактика GN-z11 – самая далёкая в известной Вселенной. Её лучам понадобилось более 13 миллиардов лет, чтобы добраться до Земли. Этот свет был испущен, когда с момента Большого взрыва прошло всего 420 миллионов лет.
Достижение описано в научной статье , опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Звёздная система GN-z11 привлекла внимание астрономов в 2016 году. Исследователи измерили расстояние до неё по данным «Хаббла» и выяснили, что эта галактика претендует на звание самого далёкого объекта в известной Вселенной. Однако дистанция до GN-z11 была определена не очень точно.
Авторы нового исследования использовали телескоп Keck I и спектрограф MOSFIRE. Последний инструмент – более современный, чем установленный на борту «Хаббла». Он различает детали спектра, недоступные прославленной орбитальной обсерватории.
В результате исследователи в сто раз повысили точность определения красного смещения (которое однозначно пересчитывается в расстояние) для галактики GN-z11. По данным новых измерений, красное смещение этого «звёздного острова» равно z = 10,957 ± 0,001. Это значит, что свет GN-z11 добирался до Земли 13,24 миллиарда лет. Галактика GN-z11 действительно оказалась самым далёким объектом в наблюдаемой Вселенной.
Сейчас мы видим эту галактику такой, какой она была всего через 420 миллионов лет после Большого взрыва. Такие цифры значительно превосходят предыдущий рекорд «космической древности» (690 миллионов лет после Большого взрыва). Наблюдая GN-z11, учёные могут многое узнать о том, какой была Вселенная в далёком прошлом, а это поможет лучше понять её настоящее.
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.
