Хаббл захватил дюжину двойников дуги солнечных лучей

Хаббл захватил дюжину двойников дуги солнечных лучей

Астрономы, использующие космический телескоп Хаббла НАСА / ЕКА, наблюдали галактику в отдаленных областях Вселенной, которая на ночном небе дублируется как минимум 12 раз. Это уникальное зрелище, созданное сильным гравитационным линзированием, помогает астрономам лучше понять космическую эру, известную как эпоха реионизации.

Это новое изображение с космического телескопа Хаббла NASA / ESA показывает астрономический объект, изображение которого умножается на эффект сильного гравитационного линзирования. Галактика, по прозвищу Арка Солнечных лучей, находится на расстоянии почти 11 миллиардов световых лет от Земли, и она была линзирована в несколько изображений огромным скоплением галактик на расстоянии 4,6 миллиарда световых лет [1].

Масса скопления галактик достаточно велика, чтобы изгибать и увеличивать свет от более отдаленной галактики позади нее. Этот процесс приводит не только к деформации света от объекта, но и к умножению изображения линзированной галактики.

В случае дуги Sunburst эффект линзирования привел к созданию по меньшей мере 12 изображений галактики, распределенных по четырем основным дугам. Три из этих дуг видны в правом верхнем углу изображения, в то время как один контрарк виден в нижнем левом углу — частично скрыт яркой звездой на переднем плане в Млечном Пути.

Хаббл использует эти космические лупы для изучения предметов, которые слишком слабы и слишком малы даже для его чрезвычайно чувствительных инструментов. Арка Санберст не является исключением, несмотря на то, что она является одной из самых ярких известных галактик с гравитационной линзой.

Объектив делает различные изображения дуги солнечных лучей в 10-30 раз ярче. Это позволяет Хабблу просматривать структуры размером всего 520 световых лет — редкое детальное наблюдение за объектом, который находится далеко. Это сравнительно хорошо сопоставимо с областями звездообразования в галактиках локальной вселенной, что позволяет астрономам изучать галактику и ее окружение в мельчайших деталях.

Наблюдения Хаббла показали, что Арка солнечных лучей является аналогом галактик, существовавших гораздо раньше в истории Вселенной: период, известный как эпоха реионизации, — эпоха, которая началась всего через 150 миллионов лет после Большого взрыва [2]. ].

Эпоха реионизации была ключевой эрой в ранней Вселенной, которая закончила «темные века», эпоху до того, как первые звезды были созданы, когда Вселенная была темной и заполненной нейтральным водородом [3]. Как только появились первые звезды, они начали излучать свет, производя фотоны высокой энергии, необходимые для ионизации нейтрального водорода [4].

Это превратило межгалактическое вещество в наиболее ионизированную форму, в которой оно существует сегодня. Однако, чтобы ионизировать межгалактический водород, высокоэнергетическое излучение от этих ранних звезд должно было бы покинуть их галактики-хозяева без предварительного поглощения межзвездной материей. До сих пор было обнаружено, что лишь небольшое количество галактик «пропускает» высокоэнергетические фотоны в глубокий космос. Как этот свет вырвался из ранних галактик, остается загадкой.

Анализ дуги солнечных лучей помогает астрономам добавить еще один кусочек в головоломку — кажется, что по крайней мере некоторые фотоны могут покинуть галактику через узкие каналы в нейтральной среде, богатой газом. Это первое наблюдение давно теоретизированного процесса [5]. Хотя этот процесс вряд ли станет основным механизмом, который привел к повторной ионизации Вселенной, вполне возможно, что он дал решающий толчок.

Примечания

[1] Официальное обозначение галактики Sunburst Arc — PSZ1 G311.65-18.48.

[2] Чем дальше мы смотрим в пространство, тем дальше назад мы смотрим во времени. Это позволяет астрономам изучать разные эпохи Вселенной, изучая объекты на разных расстояниях.

[3] Ионизация — это процесс получения или потери электронов, чтобы оставить электрически заряженные частицы. Эра известна как реионизация, потому что после Большого взрыва вещество сначала превратилось в протоны и электроны. Затем, в эпоху рекомбинации — примерно через 380 000 лет после Большого взрыва — нейтральный водород впервые образовался из этих частиц.

[4] В то время как ионизированный атом водорода состоит только из ядра атома (один протон), нейтральный атом водорода содержит ядро ​​одного протона, который вращается вокруг одного электрона.

[5] Документ с изложением этих наблюдений появится в журнале Science 8 ноября 2019 года.

Больше информации

Космический телескоп Хаббл — это проект международного сотрудничества между ЕКА и НАСА.

Международная группа астрономов в этом исследовании состоит из Т. Эмиля Ривера-Торсена (Университет Осло, Норвегия), Хокон Даля (Университет Осло, Норвегия), Джона Чисхолма (Университет Женевы, Швейцария; Университет Калифорнии Санта-Круз, США). ), Майкл К. Флориан (НАСА Центр космических полетов имени Годдарда, США), Макс Гронке (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, США), Майкл Д. Гладдерс (Университет Чикаго, США), Джейн Р. Ригби (Центр космических полетов имени НАСА Годдарда) , США), Гийом Малер (Университет Мичигана, США), Керен Шарон (Университет Мичигана, США), Мэтью Бэйлисс (Центр астрофизики и космических исследований MIT-Kavli, США) и включили данные из программ Хаббла 15418 и 15101.