Оригинал материала
Галактика в сумеречной зоне
Это должно было произойти, и это произошло. Обнаружена галактика на красном смещении 8,6. Как это было сделано? Почему это так важно? Попробуем рассказать и объяснить.
Один из главных результатов работы Космического телескопа имени Хаббла — изучение далеких галактик. Нашей Вселенной сейчас примерно 13,6 млрд лет. То есть все, что мы видим, когда-то возникло. В том числе и галактики. Данные Космического телескопа позволили узнать много нового, но удалось, скажем так, увидеть юность галактик, а не их раннее детство, и уж тем более не «галактики в утробе». Самые далекие из изученных до недавнего времени галактик находятся на красном смещении около 6. Вселенной тогда было уже около миллиарда лет. Но дело не в возрасте. Важно, что уже закончилась важная эпоха реионизации.
В совсем молодой Вселенной вещество было горячее и ионизованное. Потом в ходе расширения все остыло, и произошла рекомбинация — вещество в основном стало нейтральным. Образовались первые звезды, начали складываться галактики, засветили первые квазары… И вещество опять ионизовалось. Это называют эпохой реионизации. Это очень важный момент в истории Вселенной, а знаем мы о нем очень мало, даже не понимаем точно, что же ионизовало своим ультрафиолетовым излучением межгалактический газ. Планировалось, что будущие инструменты (такие, как Космический телескоп Джеймса Вебба, или EELT — European Extremely Large Telescope) смогут прояснить ситуацию. Но теперь не исключено, что важные результаты будут получены раньше.
В 2009 г. на Космическом телескопе был получен в инфракрасном диапазоне очень глубокий снимок (рис. 1). На нем можно было начать искать далекие галактики. Не просто «еще чуть дальше», а галактики, видимые в эпоху реионизации. Но «Хаббла» тут мало. Нужно с помощью больших наземных инструментов (у Космического телескопа диаметр зеркала лишь примерно 2,5 м, а у наземных гигантов — 8-10 м, т.е. они собирают в 10-15 раз больше света) построить спектр, чтобы по нему определить красное смещение галактики. До настоящего времени не удавалось доказать, что какая-нибудь странная слабая галактика на хаббловском снимке действительно очень далека. И вот группе Матта Ленера (Matt Lehnert) из Парижской обсерватории удалось показать, что галактика UDFy-38135539 находится на z = 8,6 (рис. 2, название объясняется тем, что ее обнаружили в Ultra Deep Field Космического телескопа). Показать это удалось с помощью телескопов Европейской южной обсерватории и спектрографа SINFONI. Здесь уместно напомнить, что важен не только размер телескопа, но и его «начинка» — приборы. Используемые на телескопах детекторы по суммарной стоимости часто сопоставимы с самим инструментом-гигантом.
Некоторые детали этого открытия можно найти в пресс-релизе ESO [1] и оригинальной статье [2]. В спектре была отождествлена линия лайман-альфа (рис. 3), что и позволило точно определить красное смещение. Для получения хорошего спектра понадобилось накапливать сигнал в течение 16 часов! Как далеко находится эта галактика? В космологии ответ нетривиален. Лучше воспользоваться «космологическим калькулятором» [3]. В стандартной модели мы получаем, что свет шел к нам более 13 млрд лет. Но это не значит, что сейчас расстояние от нас до галактики 13 млрд световых лет. Пока свет шел, Вселенная расширялась. Сейчас так называемое сопутствующее расстояние составляет уже более 30 млрд лет. Но не это важно. Существенно, насколько молодой была Вселенная в тот момент, когда был испущен приходящий к нам сейчас свет. Так вот, Вселенной было менее 600 млн лет от начала расширения!
Таким образом, впервые обнаружен стационарный объект (не гамма-всплеск, до этого державший рекорд самого большого красного смещения), который заведомо виден еще в эпоху реионизации (она началась где-то на z = 20 и полностью закончилась к z = ~ 6). Это очень важно и для изучения эволюции галактик, и для всей космологии в целом.
Сергей Попов
1. www.eso.org/public/news/eso1041/
2. www.eso.org/public/archives/releases/ sciencepapers/eso1041/eso1041.pdf