Хаббл и удивительная ранняя Вселенная

Новые результаты наблюдений космического телескопа Хаббл позволяют предположить, что образование первых звёзд и галактик в юной Вселенной произошло раньше, чем считали учёные.
Европейской группе астрономов не удалось обнаружить доказательства существования первого поколения звёзд, известных как звёзды Населения III, которые образовались, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет.

Исследование самых первых галактик остаётся серьёзной проблемой в современной астрономии. Нам не известно, как и когда появились первые звёзды и галактики во Вселенной.
Учёные пытаются решить эти вопросы с помощью космического телескопа Хаббл и его изображений глубокого космоса.
Возможности Хаббла позволяют астрономам обозревать Вселенную во временных пределах до 500 миллионов лет после Большого взрыва.

Группа европейских исследователей во главе с Рачаной Бхатавдекар совершила попытку изучения первого поколения звёзд в ранней Вселенной. Известные как звёзды Населения III, они были созданы из первичного материала, возникшего в результате Большого взрыва.
Звёзды Населения III должны состоять исключительно из водорода, гелия и лития, единственных элементов, которые существовали ещё до того, как в результате процессов в ядрах этих звёзд могли образоваться более тяжёлые элементы, такие как кислород, азот, углерод и железо.

Бхатавдекар и её команда исследовали раннюю Вселенную во временном диапазоне, охватывающем примерно от 500 миллионов до 1 миллиарда лет после Большого взрыва.
Для этой цели они изучили галактическое скопление MACS J0416 и его окружение с помощью космического телескопа Хаббл (а также космического телескопа Спитцер и наземного Очень Большого телескопа Европейской Южной обсерватории).
"Мы не нашли никаких свидетельств существования звёзд первого поколения Населения III в данном космическом временном интервале", - сообщает Бхатавдекар о новых результатах.

Исследования проводились с использованием широкоугольной камеры 3 космического телескопа Хаббл и его усовершенствованной камеры для съемок в рамках программы "Граничные области".
Эта программа (в ходе которой наблюдались шесть далёких скоплений галактик в период с 2012 по 2017 годы) позволила получить самые глубокие снимки галактических скоплений и расположенных позади них галактик, увеличенных благодаря эффекту гравитационного линзирования.
Таким образом, были обнаружены в 10-100 раз более тусклые и отдалённые галактики, чем любые из ранее наблюдавшихся.
Массы галактических скоплений на переднем плане достаточно велики, чтобы искажать и усиливать свет от более далёких объектов, расположенных позади них.
Это позволяет Хабблу использовать космические линзы для изучения объектов, которые выходят за пределы его номинальных функциональных возможностей.

Бхатавдекар и её команда разработали новую технологию, которая удаляет свет ярких галактик переднего плана, составляющих гравитационные линзы.
Это позволило им обнаружить галактики с более низкими массами из всех когда-либо наблюдавшихся при помощи Хаббла, и на расстоянии, соответствующем тому времени, когда Вселенной было менее 1 миллиарда лет.
На данном этапе космического времени отсутствие доказательств существования экзотических звёздных популяций и идентификация множества маломассивных галактик подтверждают предположение о том, что эти галактики являются наиболее вероятными кандидатами на реионизацию Вселенной.
Реионизация - это период истории ранней Вселенной, когда нейтральная межгалактическая среда ионизировалась первыми звёздами и галактиками.

"Эти результаты имеют глубокое астрофизическое значение, поскольку они показывают, что галактики должны были образоваться гораздо раньше, чем мы думали, - говорит Бхатавдекар. - Также это подтверждает идею о том, что маломассивные (тусклые) галактики в ранней Вселенной ответственны за процесс реионизации".

Помимо этого, полученные результаты позволяют предположить, что звёзды и галактики образовались намного раньше того времени, в которое можно проникнуть с помощью орбитального телескопа Хаббл. Большая область захватывающих дальнейших исследований самых ранних галактик Вселенной остаётся для будущего космического телескопа Джеймса Уэбба.

Результаты исследований появятся в ближайшем выпуске "Ежемесячного обозрения Королевского астрономического общества".




Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ goddard/ 2020/ hubble-makes-surprising-find-in-early-universe