Астрономы из Института вычислительной космологии Даремского университета и Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики обнаружили доказательства того, что самые слабые галактики-спутники, вращающиеся вокруг нашей собственной галактики Млечный Путь, являются одними из самых первых галактик, сформировавшихся в нашей Вселенной.
Ученые, работающие над этим исследованием, назвали это открытие «чрезвычайно захватывающим», объяснив это тем, что обнаружение некоторых из самых ранних галактик во Вселенной, вращающихся вокруг Млечного Пути, «эквивалентно обнаружению останков первых людей, населявших Землю»."
Выводы исследовательской группы показывают, что галактики, включая Segue-1, Bootes I, Tucana II и Ursa Major I, на самом деле являются одними из первых когда-либо сформировавшихся галактик, которым, как считается, более 13 миллиардов лет.
Когда Вселенной было около 380 000 лет, сформировались самые первые атомы. Это были атомы водорода, простейшего элемента периодической таблицы. Эти атомы собрались в облака и начали постепенно остывать и оседать в виде небольших сгустков или «ореолов» темной материи, возникших в результате Большого взрыва..
Эта фаза похолодания, известная как «Космические темные века», длилась около 100 миллионов лет. В конце концов газ, остывший внутри гало, стал нестабильным и начал формировать звезды - эти объекты являются самыми первыми когда-либо сформировавшимися галактиками.
С образованием первых галактик Вселенная взорвалась светом, положив тем самым конец космическим темным векам.
Доктор Сонак Бозе из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, работая с доктором Элис Дисон и профессором Карлосом Френком из ICC Даремского университета, идентифицировал две популяции галактик-спутников, вращающихся вокруг Млечного Пути.
Первая была очень слабой популяцией, состоящей из галактик, сформировавшихся в «космические темные века». Второй был немного более ярким населением, состоящим из галактик, которые сформировались сотни миллионов лет спустя, когда водород, ионизированный интенсивным ультрафиолетовым излучением первых звезд, смог охладиться в более массивные ореолы темной материи.
Примечательно, что команда обнаружила, что модель формирования галактик, которую они разработали ранее, полностью согласуется с данными, что позволяет им сделать вывод о времени формирования галактик-спутников.
Их выводы опубликованы в Astrophysical Journal.
Профессор Карлос Френк, директор Института вычислительной космологии Даремского университета, сказал: «Обнаружение некоторых из самых первых галактик, сформировавшихся в нашей Вселенной, вращающихся вокруг собственного Млечного Пути, является астрономическим эквивалентом обнаружения остатков первых людей, населявших Землю. Это очень интересно.
"Наше открытие подтверждает текущую модель эволюции нашей Вселенной, "модель лямбда-холодная-темная материя", в которой элементарные частицы, составляющие темную материю, управляют космической эволюцией."
Интенсивное ультрафиолетовое излучение, испускаемое первыми галактиками, разрушило оставшиеся атомы водорода, ионизируя их (выбивая их электроны), что затрудняло охлаждение этого газа и образование новых звезд.
Процесс образования галактик остановился, и в течение следующего миллиарда лет или около того новые галактики не могли образоваться.
В конце концов ореолы темной материи стали настолько массивными, что даже ионизированный газ смог охладиться. Формирование галактик возобновилось, кульминацией чего стало образование захватывающих ярких галактик, подобных нашему Млечному Пути..
Dr Sownak Bose, который был аспирантом ICC, когда началась эта работа, а сейчас работает научным сотрудником в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики, сказал: «Приятным аспектом этой работы является то, что она выдвигает на первый план комплементарность между предсказаниями теоретической модели и реальными данными.
"Десять лет назад самые тусклые галактики в окрестностях Млечного Пути остались бы вне поля зрения радаров. С повышением точности нынешних и будущих переписей галактик в поле зрения попала целая новая находка мельчайших галактик. свет, что позволяет нам тестировать теоретические модели в новых режимах."
Доктор Элис Дисон, научный сотрудник Университета Королевского общества в ICC Даремского университета, сказала: «Это прекрасный пример того, как наблюдения за мельчайшими карликовыми галактиками, находящимися в нашем собственном Млечном Пути, могут быть использованы для узнать о ранней Вселенной."
Д-р Бозе получает поддержку в рамках стипендии Института теории и вычислений Гарвардского университета, а доктор Дисон - в рамках исследовательской стипендии Университета Королевского общества. Профессор Карлос Френк и доктор Дисон поддерживаются Объединенным грантом Совета по науке и технологиям для астрономии и Даремского университета.