Радиотелескоп ALMA в Чили позволил астрономам впервые непосредственно зафиксировать нейтральный газ в четырёх далёких галактиках, существовавших всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва. Это открытие помогает понять, как формировались первые звёзды и галактики во Вселенной.

Международная команда исследователей сосредоточилась на галактиках эпохи, когда Вселенной было ещё меньше миллиарда лет. По данным издания Hi-NEWS, учёным удалось зафиксировать в этих галактиках интенсивное свечение нейтральных атомов кислорода с длиной волны 145 микрометров.

Наличие такого сигнала указывало именно на нейтральный газ, который служит основным топливом для звездообразования. Ранее это вещество оставалось недоступным для прямых наблюдений, так как популярные линии излучения, например, от ионизированного углерода [C II], могли возникать в разных средах, создавая неясность.

Для подтверждения результатов учёные также изучили линию [N II] на 205 микрометрах, которая отвечает только за ионизированный газ. Этот сигнал оказался слабым, что дополнительно подтвердило, что основное излучение шло от нейтрального газа.

Важной частью работы стало объединение данных ALMA с наблюдениями космического телескопа Джеймс Уэбб. Совместный анализ позволил оценить физические и химические характеристики газа внутри далеких галактик. Выяснилось, что плотность нейтрального газа в них была очень высокой, сопоставимой с самой активной стадией звездообразования в современных галактиках-старбёрстах.

При этом окружающее излучение было слабее, чем ожидается у таких звёздных фабрик, что говорит о специфических условиях формирования первых галактик. Ученые предположили, что многие из них хранили большие запасы плотного нейтрального газа, что обеспечивало стремительный рост новых звёзд.

Это первое прямое обнаружение нейтрального газа в типичных звездообразующих галактиках далёкой Вселенной. Исследователи отмечают, что новый метод позволит переосмыслить ранее полученные данные по линии [C II], делая их более информативными в изучении истории галактического эволюционного процесса.

Работа открывает новые возможности для изучения ранних этапов Вселенной и развития галактик. В дальнейшем учёные планируют расширять выборку изучаемых объектов и использовать кислородную линию как надёжный индикатор газа, необходимого для рождения звёзд.

Читайте также на «FiNE NEWS»Недавние исследования показывают, как изменения в экосистемах могут быть связаны с климатическими процессами. Например, Учёные объяснили, как таяние ледников меняет жизнь на дне океана.

По словам доктора Акио К. Иноуэ, внедрение этой методики даст возможность глубже понять процессы, которые привели к формированию первых крупных галактических структур, включая систему Млечного Пути. Совместное использование данных ALMA, Джеймс Уэбба и других обсерваторий позволит постепенно воссоздать историю накопления газа и звездообразования в ранней Вселенной.

Телескоп ALMA впервые обнаружил нейтральный газ в галактиках 700 миллионов лет после Большого взрыва • Опубликовано на FiNE NEWS

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил резкое снижение скорости формирования галактик уже в пределах 150–200 миллионов лет после Большого взрыва, уточнив временные рамки начала звёздообразования во Вселенной, сообщает ixbt.com.

Мультиспектральный обзор JWST охватил около 0,6 квадратного градуса неба, включая тысячи объектов, изученных через 150 узких направлений наблюдения. Несмотря на сравнительно небольшую площадь — примерно втрое больше полной Луны, это позволило получить уникальные данные о ранних этапах формирования структуры Вселенной, включая появление химических элементов, сверхмассивных чёрных дыр и первых галактических систем.

По данным исследования, самые ранние галактики были крайне компактны — их размеры составляли порядка 60–70 световых лет, что сопоставимо скорее со звёздными скоплениями, чем с современными галактиками. Однако интенсивность звездообразования в этих системах превышала современный уровень в 20 раз, что свидетельствует о высокоэнергетической фазе развития Вселенной.

Космолог Ричард Эллис, один из авторов исследования, подчёркивает, что наблюдение за такой ранней эпохой позволяет заглянуть в «первичные условия», из которых позже развивались все современные галактики, включая Млечный Путь.

Важной задачей остаётся поиск звёзд популяции III — первых звёзд, состоявших почти исключительно из водорода и гелия. Эти массивные и короткоживущие звёзды играли ключевую роль в обогащении межзвёздной среды тяжёлыми элементами, что делало последующие поколения звёзд более сложными по химическому составу.

Для изучения этапа «космического рассвета» учёные используют несколько методов: поиск химически чистых галактик без кислородных следов, анализ падения количества звездообразующих галактик с увеличением красного смещения, а также изучение изменений химического состава в ранней Вселенной.

Дополнительно планируется регистрировать сигналы линии Лайман-альфа и 21-сантиметрового излучения нейтрального водорода с помощью будущих радиотелескопов, включая проект Square Kilometer Array (SKA) в Западной Австралии.

По оценке учёных, понимание природы первых звёзд и химической эволюции Вселенной напрямую связано с вопросами происхождения элементов, формирования планет и условий для возникновения жизни.

Телескоп Джеймс Уэбб зафиксировал резкое замедление формирования галактик через 150–200 миллионов лет после Большого взрыва • Опубликовано на FiNE NEWS