Первые результаты обновленного «Хаббла» идентифицируют далекие тела, освещенные звездами, и создают космическую загадку
Всего через несколько дней после того, как НАСА опубликовало первые космические пейзажи, сделанные недавно отремонтированным космическим телескопом Хаббла (SN: 26.09.09, стр. 7), три группы астрономов использовали обновленную обсерваторию, чтобы найти то, что по-видимому, является даром самых далеких известных галактик.
Анализ инфракрасных изображений этих галактик, сделанных в конце августа и начале сентября с помощью недавно установленной широкоугольной камеры 3, показывает, что в начале космической истории было меньше ярких галактик, и эти галактики образовывали звезды с неожиданно низкой скоростью..
Поскольку у исследователей еще нет измерений длин волн, которые составляют свет звезд от этих галактик, они не знают напрямую, как далеко лежат галактики. Но цвета звездных тел предполагают, что около 16 из них находятся примерно в 12,9 миллиардах световых лет от Земли, а еще пять или около того находятся еще дальше, на рекордном расстоянии в 13,1 миллиарда световых лет..
«Мы оглядываемся на 13 миллиардов лет назад и видим галактики всего через 600-700 миллионов лет после Большого взрыва, когда Вселенной было 4 года», - говорит Гарт Иллингворт из Университета Калифорния, Санта-Круз, член одной из команд исследователей.
Все галактики находятся в пределах небольшого участка южного неба, называемого сверхглубоким полем Хаббла, изображение которого уже было получено Хабблом и множеством других телескопов.
Более высокая чувствительность новой камеры, а также ее более широкое поле зрения, позволили ученым быстро находить то, что кажется чрезвычайно удаленными галактиками, говорит Ричард Эллис из Калифорнийского технологического института в Пасадене, соавтор исследования. две из четырех статей, которые три команды недавно разместили на сайте arXiv.org.
«Это золотой момент, - говорит Эллис. «Все группы независимо друг от друга проанализировали данные с помощью разного программного обеспечения, и, в целом, мы все согласны».
Группа, в которую входят Иллингворт и Ричард Боуэнс, также из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, опубликовала свои выводы 11 сентября. Росс МакЛур и Джеймс Данлоп из Эдинбургского университета в Шотландии, а также Эллис и их коллеги, опубликовали свой отчет 15 сентября. Группа под руководством Эндрю Банкера из Оксфордского университета в Англии, снова включающая Эллиса, также опубликовала анализ новых данных Хаббла 15 сентября.
Все исследователи обнаруживают заметное уменьшение количества ярких галактик по мере того, как телескоп смотрит дальше и, следовательно, в прошлое. Это уменьшение галактического населения ожидается на основе современных моделей формирования галактик, комментирует Гарри Фергюсон из Научного института космического телескопа в Балтиморе, который не был членом ни одной из команд.
Результаты «похоже, показывают, что формирование галактик только начинается в эти [ранние времена]», - комментирует Саймон Уайт из Института астрофизики Макса Планка в Гархинге, Германия.
Поскольку сверхглубокое поле Хаббла крошечное - одна сто пятидесятая видимой площади полной луны на небе - и поскольку широкоугольная камера 3 только начала делать снимки, она Фергюсон и Эллис предупреждают, насколько репрезентативны полученные данные для остальной части Вселенной в эти ранние космические времена.
Эллис отмечает, что новые данные также намекают на загадку. По оценкам его команды, далекие галактики, которые слишком малы, чтобы их можно было четко разглядеть с помощью Хаббла, производят звезды с ничтожной скоростью. В некоторых случаях эта скорость составляет всего лишь массовый эквивалент 0,0025 солнц в год. Согласно современным моделям, такая скорость не могла генерировать достаточное количество ультрафиолетового звездного света для критической вехи в эволюции Вселенной - разделения нейтральных атомов водорода на их субатомные составляющие.
Примерно через 400 000 лет после Большого взрыва космос достаточно остыл, чтобы протоны и электроны могли рекомбинировать в атомы. Но Вселенная уже давно реионизирована, атомы водорода снова расщеплены на протоны и электроны. Многие астрономы предполагают, что расщепление произошло из-за ультрафиолетового света первых галактик.
Это еще не астрономический кризис, говорит Эллис. Возможно, первые звезды производили ультрафиолетовое излучение более эффективно, чем ожидалось. Другая возможность состоит в том, что ультрафиолетовый свет легче покидал эти ранние галактики, чем более поздние галактики.
Другая возможность, комментирует Уайт, заключается в том, что «может быть достаточно необнаруженных очень маленьких галактик, чтобы сделать эту работу».
Новые данные только начинают поступать, и они могут решить эту и другие космические загадки, говорит Эллис. «Это очень захватывающее время».