Астрономы обнаружили кислородный след самых древних звезд

Галактика MACS1149-JD1 Правообладатель иллюстрации Reuters
Image caption Галактика MACS1149-JD1, свет от которой шел к Земле больше 13 млрд лет, позволяет ученым заглянуть в далекое прошлое Вселенной

Британские и японские астрономы обнаружили кислород в очень далекой и очень старой галактике, существовавшей уже через 500 миллионов лет после Большого взрыва. До сих пор обнаруживать кислород в столь отдаленных участках Вселенной ученым не доводилось.

Но самым волнующим для ученых стало то, что этот кислород мог появиться только в еще более древнем звездном скоплении, откуда он и рассеялся после того, как эти звезды взорвались, отжив свой срок.

Это означает, что мы, возможно, наблюдаем следы грандиозных событий, произошедших спустя всего лишь 250 млн лет после Большого взрыва.

Ученые, рассказавшие об этом открытии в журнале Nature, утверждают, что оно возвращает нас в эпоху так называемой "Космической зари", когда вся Вселенная впервые была залита светом.

Астрономы пока не могут непосредственно наблюдать тот период, так как подобное не под силу сегодняшним технологиям и приборам.

Но нынешнее открытие ученых дает надежду на то, что телескопы недалекого будущего смогут увидеть "рассвет Вселенной".

Возможно, это позволит сделать космический телескоп , который будет запущен на орбиту Земли в 2020 году.

Эта орбитальная обсерватория, которая призвана прийти на смену телескопу "Хаббл", включает в себя гигантскую зеркальную антенну и высокоточные приборов, созданные специально для изучения свечения самых первых поколений звезд во Вселенной.

Расстояние до галактики MACS1149-JD1, в которой был обнаружен кислород, было подтверждено измерениями, проведенными с помощью телескопа VLT Европейской южной обсерватории. Ее телескопы считаются одними из самых мощных и совершенных в мире.

Кроме того, эти измерения были проверены комплексом радиотелескопов Alma, расположенном в чилийской пустыне Атакама.

Этот комплекс предназначен для изучения процессов, происходивших на протяжении первых сотен миллионов лет после Большого взрыва, когда формировалось первое поколение звезд.

Правообладатель иллюстрации ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Image caption Радиотелескопы Alma в пустыне Атакама стали мощным инструментом изучения далеких галактик

Европейская обсерватория изучила спектральные линии водорода, а телескопы Alma - кислорода в этой галактике, подтвердившие, что излучения смещаются в сторону более длинных волн в результате расширения Вселенной.

"Горизонт этого конкретного объекта - это так называемое "Красное смещение 9.1". Это означает, что Вселенная расширилась в 9-10 раз с тех пор, как свет от этого объекта начал свой путь в космосе", - говорит профессор астрофизики Университетского колледжа Лондона Ричард Эллис.

"Мы возвращаемся назад, отматывая 97% пути, который прошла Вселенная с момента произошедшего около 13,8 млрд лет назад Большого взрыва. Это значит, что объект существовал, когда Вселенной было всего лишь около 500 млн лет", - объясняет Ричард Эллис.

"Но у нас есть хитрый трюк, способный подсказать, сколько к тому времени лет уже было звездам в этой галактике. Он позволяет определить, когда этот объект сформировался - чего мы пока не можем увидеть нашими сегодняшними приборами. Мы обнаружили, что данная галактика сформировалась, когда Вселенной было всего порядка 250 млн лет. Это примерно 2% от нынешнего ее возраста", - говорит ученый.

Правообладатель иллюстрации ESO

В результате Большого взрыва образовался космос, наполненный водородом, гелием и небольшим количеством лития.

Все более тяжелые элементы должны были сформироваться в недрах звезд в процессе ядерного синтеза.

Кальций в наших костях, фосфор в нашей ДНК и железо в нашей крови попали к нам, пройдя через череду многих поколений звезд, рассеивавших эти вещества в космосе, по мере того как они взрывались в конце своего жизненного пути, превращаясь в сверхновые.

Таким образом, кислород в галактике MACS1149-JD1 по определению должен был возникнуть раньше даты, отмеченной в нынешних наблюдениях.

Правообладатель иллюстрации SPL
Image caption По словам ученых, возникновение света в молодой Вселенной должно было быть впечатляющим событием

Сейчас появляется все больше свидетельств того, что первые звезды начали зажигаться примерно через 200 млн лет после Большого взрыва. Это и есть примерная дата рождения прародителей этого кислорода.

"Мы не думаем, что возникновение света во Вселенной было одномоментным явлением. Но, если было так, это была бы потрясающая картина. Хотел бы я при этом присутствовать", - замечает профессор Эллис.

"Мы считаем, что это был постепенный, плавный, процесс, поэтому необходим статистический анализ, чтобы понять, как именно это происходило, - объясняет ученый. - Мы сначала обнаружили один объект, а теперь еще два с подобной характеристикой старых звезд. К сожалению, у нас пока еще нет параметров красного смещения для этих объектов".

Правообладатель иллюстрации ELLIS ET AL
Image caption Галактику MACS1149-JD1 впервые обнаружил телескоп "Хаббл", а ее анализ был проведен Европейской южной обсерваторей и обсерваторией в Атакаме

Получение этих данных, с помощью которых можно рассчитать динамику удаления объекта, - задача телескопов VLT и Alma. Но астрономам нужно запастись терпением, чтобы дождаться своей очереди.

Особенно это касается телескопов Alma. 66 сверхчувствительных радиоантенн, установленных в 2011 году в пустыне Атакама, пользуются повышенным спросом у ученых.

Изучение галактики MACS1149-JD1 пока еще не завершено. Ученые пытаются ответить на вопрос о том, находится ли в центре этой галактики сверхмассивная черная дыра.

Все крупные галактики в близких к нам частях Вселенной имеют в своем центре гигантские черные дыры с массой, в миллионы раз превышающей массу Солнца.

Ученые спорят о том, через какое время после Большого взрыва возникли эти объекты.

"Если мы обнаружим, что там есть черная дыра, это будет поразительным открытием", - говорит один из исследователей, сотрудник Университетского колледжа Лондона Николас Лапорте.

"Можно определить область распространения кислорода с помощью телескопов Alma. Если там есть черная дыра, то из-за ее сильного излучающего поля кислород должен быть сосредоточен очень компактно. Если черной дыры нет, кислород должен распространиться на большом пространстве", - объясняет ученый.

Материал, опубликованный в журнале Nature, - плод совместной работы Университетского колледжа Лондона и Университета Сангио в Осаке (Япония).

Новости по теме