Астрономы довели космический телескоп НАСА «Хаббл» до предела своих возможностей, обнаружив объект, который, по их мнению, является самым далеким объектом, когда-либо виденным во Вселенной - на расстоянии 13,2 миллиарда световых лет, что составляет около 3% возраста Вселенной. Это помещает объект примерно на 150 миллионов световых лет дальше, чем предыдущий рекордсмен. Наблюдения дают лучшее представление о рождении первых звезд и галактик и эволюции Вселенной.
Исследование опубликовано 27 января 2011 года в журнале Nature.
Тусклый объект представляет собой компактную галактику, состоящую из голубых звезд, которая существовала всего через 480 миллионов лет после Большого взрыва. Он крошечный. Чтобы составить наш Млечный Путь, потребуется более сотни таких мини-галактик.
Соавтор Иво Лаббе из Обсерватории Карнеги помещает результаты в контекст: «Мы очень рады, что обнаружили эту галактику, но мы в равной степени удивлены тем, что нашли только одну. Это говорит нам о том, что Вселенная менялась. очень быстро в ранние времена."
Предыдущие поиски обнаружили 47 галактик в несколько более поздние времена, когда Вселенной было около 650 миллионов лет. Таким образом, скорость рождения звезд увеличилась примерно в десять раз в интервале от 480 миллионов лет до 650 миллионов лет. «Это поразительное увеличение за такой короткий период, происходящее всего за 1% возраста Вселенной», - говорит Лаббе.
«Эти наблюдения дают нам лучшее представление о самых ранних первобытных объектах, которые еще предстоит найти», - добавляет Ричард Боуэнс из Лейденского университета в Нидерландах.
Астрономы точно не знают, когда во Вселенной появились первые звезды, но каждый шаг назад во времени уводит их все глубже в «годы становления» ранней Вселенной, когда звезды и галактики только начинали появляться после Большой Взрыв.
Мы переходим к режиму, в котором происходят большие изменения. И это говорит нам о том, что если мы вернемся еще на пару сотен миллионов лет назад, к Большому Взрыву, мы увидим совершенно драматические вещи. Это будет время, когда первые галактики действительно начнут формироваться», - говорит Гарт Иллингворт из Калифорнийского университета в Санта-Круз.
Еще более далекие протогалактики потребуют инфракрасного зрения космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА, который является преемником Хаббла, и наземных телескопов следующего поколения, таких как Гигантский Магелланов Телескоп. Эти новые установки, запланированные на конец этого десятилетия, обеспечат подтверждающие спектроскопические измерения огромного расстояния до объекта, о котором сообщается.
После более чем года подробного анализа галактика была положительно идентифицирована по данным телескопа Хаббла в сверхглубоком инфракрасном диапазоне (HUDF-IR), полученным в конце лета 2009 и 2010 годов. Полевая планетарная камера 3 (WFPC3), запущенная всего через несколько месяцев после того, как она была установлена в космический телескоп Хаббла в мае 2009 года, во время последней миссии НАСА по обслуживанию космического челнока к Хабблу.
Объект выглядит как тусклая точка звездного света на снимках Хаббла. Она слишком молода и слишком мала, чтобы иметь знакомую спиралевидную форму, характерную для галактик локальной вселенной, таких как Млечный Путь. Хотя Хаббл не может различить отдельные звезды, данные свидетельствуют о том, что это компактная галактика горячих звезд, которая впервые начала формироваться более чем на 100-200 миллионов лет назад в очаге темной материи..
Протогалактика видна только в самых дальних инфракрасных длинах волн, наблюдаемых Хабблом. Это означает, что расширение Вселенной расширило ее свет дальше, чем любая другая галактика, ранее идентифицированная в HUDF-IR, до самого предела возможностей Хаббла.
Астрономы проникают в глубины Вселенной, измеряя, насколько растянулся свет от объекта в результате расширения пространства. Это называется значением красного смещения или «z». До запуска Хаббла астрономы могли видеть только галактики с точностью до z примерно 1, что соответствует 6 миллиардам лет после Большого взрыва. Глубокое поле Хаббла, снятое в 1995 году, совершило скачок до z=4, или примерно 90 процентов пути назад к началу времени. Новая усовершенствованная камера и сверхглубокое поле Хаббла отодвинули предел до z ~ 6 после сервисной миссии 2002 года. Первая инфракрасная камера Хаббла, камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр достигли z=7. WFC3/IR восходил к z~8, а теперь, вероятно, впервые проник к z=10 (примерно через 500 миллионов лет после Большого Взрыва). Ожидается, что космический телескоп Уэбба совершит скачок до z ~ 15 и, возможно, дальше. Самые первые звезды могли образоваться между z от 30 до 15, или от 100 до 250 миллионов лет после Большого взрыва.
Гипотетический иерархический рост галактик - от звездных скоплений до величественных спиралей - не стал очевидным до тех пор, пока космический телескоп Хаббла не сделал снимки глубокого поля. Первые 500 миллионов лет существования Вселенной, от z 1000 до 10, теперь являются недостающей главой в иерархическом росте галактик. Непонятно, как Вселенная собрала структуру из темнеющего, остывающего огненного шара Большого взрыва. Как и в случае с развивающимся эмбрионом, астрономы знают, что должен был быть ранний период быстрых изменений, которые задали начальные условия для создания существующей сегодня вселенной галактик. Астрономы с нетерпением ждут новых космических и наземных телескопов, чтобы выяснить это!