Обнаружена галактика, возраст которой составляет более 13 миллиардов лет
Одним из самых старых и фундаментальных вопросов человечества является вопрос о том, сколько лет существует наша Вселенная. К счастью, развитие науки и технологий позволило исследователям подобраться как никогда близко к истокам известного нам мира: недавно астрономы из Паранальской обсерватории, расположенной высоко в Андах на севере Чили, объявили о новых данных, полученных в ходе измерения реликтового излучения – старейшего теплового излучения нашей Вселенной, открытого в 1965 году и иногда называемого эхом Большого взрыва. Согласно новым данным, возраст Вселенной составляет 13,77 миллиардов лет, плюс-минус 40 миллионов лет. Важность открытия сложно переоценить, ведь точный возраст Вселенной является важным фактором для ученых, пытающихся понять эволюцию и расширение космоса. Более того, возможно, ученые находятся на пороге нового открытия в космологии, которое может изменить наше понимание того, как устроена Вселенная. Рассказываем об одном из важнейших научных открытий и о том, какое отношение к нему имеет обнаружение самой древней галактики во Вселенной.
Почти 10 000 галактик, наблюдаемых в одной части неба космическим телескопом Хаббла.
Как определить возраст Вселенной?
Миф о сотворении мира существует в каждой культуре. Ацтеки, например, верили что никакого первоначального хаоса никогда не существовало. Его место занимал так называемый первичный порядок – абсолютный вакуум, непроглядно черный и бесконечный, в котором неким странным образом жил верховный бог – Ометеотль. В индуизме тоже фигурирует концепция возникновения мира из пустоты, правда, пустоты несколько странной – по легенде в начале времен существовал бесконечный океан, в котором плавала гигантская кобра и был бог Вишну, который спал у нее на хвосте. А больше ничего не было. Вавилоняне, в свою очередь, верили, что небо и земля сотканы из тела убитого Бога.
Интересно, что лишь немногие системы верований указывают, когда началось существование (за исключением индуизма, который учит, что Вселенная меняется каждые 4,3 миллиарда лет, что не так уж далеко от фактического возраста Земли). В четвертом и третьем веках до нашей эры Платон, Аристотель и другие философы в один голос утверждали, что планеты и звезды заключены в вечно вращающиеся небесные сферы и в течение следующего тысячелетия или около того мало кто мог подумать, что у Вселенной вообще есть возраст.
Так продолжалось до по тех пор, пока развитие науки не привело к появлению телескопов, что в корне изменило взгляд человечества на Вселенную. Дело в том, что более крупные телескопы подарили астрономам более четкое представление не только о планетах Солнечной системы, но и о других галактиках. В конце 1920-х годов острый ум Эдвина Хаббла позволил выдающемуся ученому впервые измерить межгалактические расстояния. Он обнаружил, что галактики не только по-настоящему огромны, но и удаляются друг от друга.
У Вселенной, как выяснилось в дальнейшем, все-таки есть день рождения.
Более того, Вселенная расширялась и Хаббл установил с какой скоростью – 500 километров в секунду на мегапарсек – константу, которая теперь носит его имя. Со знанием скорости расширения Вселенной астрономы получили возможность оглянуться назад во времени и оценить, когда космос начал расти. Работа Хаббла в 1929 году показала, что Вселенная расширяется таким образом, что ей должно быть примерно 2 миллиарда лет.
Но измерение расстояний до далеких галактик – дело неблагодарное. Другой, более надежный метод появился в 1965 году, когда исследователи обнаружили слабое потрескивание микроволн, исходящих ото всюду в космосе. Ранее космологи предсказывали, что такой сигнал должен существовать, поскольку свет, испущенный всего через сотни тысяч лет после рождения Вселенной, был бы растянут расширением пространства на более длинные микроволны. Измеряя характеристики этого микроволнового фонового излучения (реликтового излучения), астрономы пришли к выводу о том, что у космоса есть начало.
Реликтовое излучение
С течением времени реликтовое излучение позволило космологам получить представление о том, насколько велика была Вселенная вскоре после Большого взрыва. В дальнейшем это помогло им вычислить ее размер и скорость расширения в прошлом и сегодня. Но когда измерения ранней и современной вселенных стали более точными, версии начали расходиться. Это несоответствие может намекать на то, что в картине реальности космологов отсутствует нечто более глубокое. Например, связь реликтового излучения с сегодняшним днем предполагает наличие таинственных темной материи и темной энергии, которые, по-видимому, доминируют в нашей Вселенной. Тот факт, что измерения постоянной Хаббла не совпадают, также может указывать на то, что вычисление истинного возраста Вселенной потребует больших усилий.
Новое исследование, судя по всему, прояснит ситуацию. Согласно работе, опубликованной в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, полученные результаты согласуются с данными, ранее полученными астрономическим спутником Европейского космического агентства «Планк», который измерял реликтовое излучения с 2009 по 2013 годы.
Новые данные определяют постоянную Хаббла в 67,6 километров в секунду на мегапарсек. Ранее исследователи, основываясь на данных полученных спутником «Планка», оценивали постоянную Хаббла в 67,4 км в секунду на мегапарсек.
Так выглядит карта реликтового излучения, составленная с помощью данных, полученных «Планком».
Более того, новые данные также согласуются с так называемой Стандартной моделью физики элементарных частиц, разработанной в 1970-х годах и усовершенствованной в последующие годы. Стандартная модель заключает в себе лучшее понимание учеными того, как элементарные частицы и фундаментальные силы природы связаны друг с другом.
В общем и целом данные, полученные в ходе нового исследования, придают ученым больше уверенности в измерениях реликтового излучения, а датировка возраста Вселенной в 13,77 млрд лет также соответствует возрасту Вселенной, ранее оцененному с помощью данных со спутника «Планк». Интересно и то, что недавно астрономы обнаружили самую далекую и древнюю галактику во Вселенной.
«Теперь мы пришли к ответу, в котором данные «Планка» и данные, полученные с помощью телескопа Атакама (АСТ) согласуются друг с другом, – слова Симоны Айолы, одного из авторов исследования приводит издание earthsky.org. «Полученные данные свидетельствуют о том, что эти сложные измерения надежны».
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного?
Самая древняя галактика во Вселенной
Всматриваясь в необъятное пространство астрономы обнаружили кое-что интересное: галактика GN-z11, вероятно, является самой далекой из всех галактик, когда-либо обнаруженных учеными. Команда астрономов из Токийского университета приступила к миссии по поиску самой далекой наблюдаемой галактики, чтобы больше узнать о том, как и когда она сформировалась.
Чтобы определить, как далеко GN-z11 находится от Земли, астрономы изучали красное смещение галактики – то, насколько ее свет растянулся или сместился к красному концу спектра (чем дальше космический объект находится от нас, тем более красным будет исходящий от него свет). Используя современный наземный спектрограф – прибор для измерения эмиссионных линий под названием MOSFIRE, установленный на телескопе астрономической обсерватории Мауна-Кеа на острове Гавайи, астрономы смогли наблюдать и детально изучать линии излучения, исходящие из галактики.
Стрелка указывает на самую отдаленную галактику во Вселенной. Ниже: линии эмиссии углерода, наблюдаемые в ИК-диапазоне.
Полученные в ходе исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy данные свидетельствуют о том, что возраст галактики GN-z11 составляет примерно 13,4 млрд лет. Это означает, что галактика GN-z11 образовалась через 420 млн лет после Большого взрыва, на заре эры реионизации, когда свет впервые заполнил космос.
В дальнейшем ученые продолжат собирать и перепроверять данные. Как полагает один из соавторов исследования Майкл Нимак, растущее напряжение между отдаленными и локальными измерениями постоянной Хаббла предполагает, что исследователи, возможно, находятся на пороге нового открытия в космологии, которое может в корне изменить наше понимание того, как устроена Вселенная. В свою очередь более мощные телескопы, которые в скором будущем приступят к работе, помогут развенчать многие загадки космоса. Ну что же, будем ждать!
Источник
Самая старая из известных спиральных галактик во Вселенной
Группа астрономов объявила о том, что им удалось идентифицировать самую старую из известных спиральных галактик во Вселенной, сформировавшуюся около 12,4 миллиарда лет назад. Эта работа может помочь нам узнать больше о происхождении и судьбе нашей собственной галактики. Подробности исследования опубликованы в журнале Science .
Во Вселенной существует три основных типа галактик: эллиптические, неправильные и спиральные. Первые представляют собой сфероидальные скопления миллиардов звезд, напоминающие огромные шаровые скопления. Последние, как следует из названия, представляют собой объекты, не имеющие регулярной или различимой структуры. Наконец, спиральные имеют четкие внутренние структуры, включая звездную выпуклость, диск и рукава. Наша галактика Млечный Путь относится к этой категории.
Пока неизвестно, когда образовались первые спиральные галактики, но новое открытие уменьшает эту неопределенность. Объект, названный BRI 1335-0417, предположительно сформировался примерно через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва, что делает его самым старым из известных примеров галактик этого типа. Самой старой известной галактикой, относящейся к любой категории, является GN-z11, нерегулярный объект, сформировавшийся примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва.
BRI 1335-0417 была обнаружена Такафуми Цукуи из университета SOKENDAI Graduate University в Японии совершенно случайно, после того как он нашел ее фотографию в архивах Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA). Для неподготовленного глаза изображение может выглядеть размытым. На самом деле она предлагает множество деталей для такой далекой галактики.
«Я был взволнован, потому что ни в одной предыдущей литературе я не видел таких явных доказательств наличия вращающегося диска, спиральной структуры и централизованной структуры массы в далекой галактике«, — говорит он. «Качество данных ALMA было настолько хорошим, а детализация настолько богатой, что я сначала подумал, что это близлежащая галактика«.
Эта спиральная галактика удивительно велика для своего времени: ее диаметр составляет 15 000 световых лет, что примерно на треть больше Млечного Пути. Она также очень плотная и содержит примерно столько же массы, сколько и наша галактика. Чтобы объяснить это, авторы предполагают, что объект мог образоваться в результате сильного столкновения двух небольших галактик.
Конечная судьба BRI 1335-0417 может также дать интересные подсказки о будущем спиральных галактик, которые составляют около 72% наблюдаемых галактик во Вселенной. Некоторые считают, что спирали являются предшественниками эллиптических галактик, но как происходит это превращение, остается загадкой.
Конечно, эта работа также отсылает нас к нашей собственной галактике. «Наша солнечная система расположена в одном из спиральных рукавов Млечного Пути«, — вспоминает Сатору Игучи из Национальной астрономической обсерватории Японии и соавтор исследования. «Отслеживание корней спиральной структуры даст нам ключ к разгадке среды, в которой родилась Солнечная система«.
Источник
Телескоп ALMA нашёл самую старую из спиральных галактик
Изображение галактики BRI 1335-0417, какой она была 12,4 млрд лет назад, сделанное телескопом ALMA. Спиральные рукава видны с обоих сторон яркого компактного центра.
При анализе данных, собранных телескопом ALMA, исследователи нашли спиралевидную галактику, появившуюся всего спустя 1,4 млрд лет после Большого взрыва. Это самая древняя из всех когда-либо изученных астрономами галактик такого типа. Открытие галактики, имеющей спиральную структуру, и образовавшейся так рано –важный ключ к решению одной из главных астрономических загадок: когда и как появились спиралевидные галактики?
Автор работы — аспирант японского университета передовых исследований SOKENDAI, первым нашедший эту галактику, Такафуми Цукуи. Он говорит, что никогда ранее не встречал в литературе таких чётких свидетельств наличия вращающегося диска, спиральной структуры и централизованной массы у такой удалённой галактики. По его словам, качество данных телескопа настолько высокое, что он сначала подумал, что видит недалеко расположенную галактику.
Спиральные галактики – такие как наша, Млечный Путь – фундаментальные объекты во Вселенной, и составляют почти 70% от общего числа галактик. Однако в прошлом, судя по собранным данным, их было гораздо меньше. Поэтому астрономов занимает вопрос – когда они впервые появились?
Цукуи и его куратор, Сатору Игучи, изучали данные с телескопа ALMA – «Атакамской большой антенной решётки миллиметрового диапазона». Они обратили внимание на галактику BRI 1335-0417. Её возраст составляет 12,4 млрд лет (Большой взрыв был 13,8 млрд лет назад), и в ней так много пыли, что та закрывает звёздный свет. Из-за этого в видимом диапазоне изучатье ё сложно. Но ALMA регистрирует радиоизлучение ионов углерода, благодаря чему мы можем изучать идущие в галактике процессы.
Радиус галактики в 15 000 световых лет примерно в три раза меньше, чем у Млечного пути, при этом её масса, вместе со звёздами и межзвёздной материей примерно равна массе нашей Галактики. Цукуи пояснил, что на таком расстоянии мы можем не видеть реальных границ галактики, и всё равно, для своего времени BRI 1335-0417 была просто гигантской.
Как же спиралевидная структура смогла сформироваться всего спустя 1,4 млрд лет после Большого взрыва? Рассмотрев все варианты, исследователи предположили, что это могло быть результатом взаимодействия с другой, менее крупной галактикой. На внешних окраинах галактики активно формируются звёзды, и там находится обилие нестабильного газа. Такое бывает, когда газ поступает снаружи – например, из-за столкновения с мелкими галактиками.
Симуляция формирования спиральной галактики на суперкомпьютере
Что случилось с галактикой BRI 1335-0417 далее, неизвестно. Сегодня принято считать, что предками гигантских эллиптических галактик в современной Вселенной являются как раз галактики, в которых содержится много пыли, и которые активно порождают новые звёзды. Вероятно, BRI 1335-0417 в будущем поменяет форму на эллиптическую. Так или иначе, эта галактика сыграет важную роль в изучении эволюции форм галактик в процессе развития Вселенной. А поскольку мы тоже находимся в рукаве спиральной галактики, мы сможем больше узнать о тех условиях, в которых формировалась и наша Солнечная система.
Источник