1345
Астрономи зробили відкриття, яке в буквальному сенсі збільшило наш погляд на ранній Всесвіт у десять разів. У новому дослідженні, про яке повідомляє Техаський університет в Остіні, йдеться про виявлення понад 33 000 гігантських хмар водневого газу навколо стародавніх галактик — тоді як до цього науці було відомо лише близько 3 000 таких об’єктів. Це не просто статистика: знахідка підтверджує фундаментальну теорію про те, як будувався Всесвіт на зорі свого існування.
Що відомо коротко
- Відкриття зроблено за допомогою телескопа Hobby-Eberly в рамках проєкту HETDEX (Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment)
- Водневі ореоли, або «туманності Лайман-альфа», оточували галактики 10–12 мільярдів років тому — в епоху, яку вчені називають Космічним Полуднем
- Розміри хмар вражають: від десятків до сотень тисяч світлових років у поперечнику
- Серед 70 000 найяскравіших стародавніх галактик майже половина мала такий ореол
- Дослідження опубліковано в авторитетному журналі The Astrophysical Journal
Що це за явище
Туманності Лайман-альфа — це гігантські резервуари водневого газу, що огортають галактики або цілі їхні скупчення. Водень — найпоширеніший елемент у Всесвіті й головний будівельний матеріал для зірок. Але виявити його надзвичайно складно: газ не світиться сам по собі.
Він починає випромінювати світло лише тоді, коли поглинає енергію від сусідніх об’єктів — наприклад, від молодих гарячих зірок, що активно випромінюють ультрафіолет. Саме тоді водень «загоряється» у характерній довжині хвилі, яку фізики називають лінією Лайман-альфа. Це схоже на те, як неонова трубка починає світитися лише після підключення до струму.
Деталі відкриття
Проєкт HETDEX використовує один із найбільших телескопів у світі — Hobby-Eberly в обсерваторії Макдональда в Техасі. Його інструмент здатен отримувати 100 000 спектрів за одне спостереження, що робить його унікальним інструментом для масштабних досліджень.
До цього часу попередні огляди неба фіксували лише найяскравіші та найекстремальніші ореоли. Цільові ж спостереження окремих галактик були надто «наближеними» — вони просто не захоплювали весь масштаб хмар. HETDEX заповнив цю прогалину, накопичивши майже пів петабайту даних і охопивши ділянку неба площею понад 2 000 повних Місяців.
Команда вчених під керівництвом Ерін Ментуч Купер відібрала 70 000 найяскравіших з понад 1,6 мільйона стародавніх галактик, каталогізованих HETDEX. За допомогою суперкомп’ютерів Техаського центру передових обчислень вони перевірили, скільки з них мають ознаки водневого ореолу. Результат здивував навіть самих дослідників.
Що показали нові спостереження
Виявилося, що майже кожна друга з досліджених галактик має навколо себе хмару водню. Раніше такі об’єкти вважалися рідкісними екзотами — тепер зрозуміло, що вони є нормою для ранньої епохи Всесвіту.
Форми ореолів виявилися надзвичайно різноманітними. Одні схожі на витягнуту хмару навколо одиночної галактики. Інші — на справжніх космічних амеб із щупальцями, що тягнуться в простір на сотні тисяч світлових років. Всередині таких «амеб» часто ховається відразу кілька галактик.
«Ми аналізували ту саму жменьку об’єктів упродовж останніх 20 років. HETDEX дозволяє знаходити набагато більше цих ореолів і вимірювати їхні форми та розміри», — зазначає Ерін Ментуч Купер, менеджер даних HETDEX та провідний автор дослідження.
Важливо, що 33 000 — це, найімовірніше, заниження. Найтьмяніші системи просто недостатньо яскраві, щоб показати свої справжні розміри.
Чому це важливо для науки
Епоха Космічного Полудня — приблизно 10–12 мільярдів років тому — це час найінтенсивнішого зореутворення в історії Всесвіту. Галактики тоді росли з шаленою швидкістю. Але звідки вони брали паливо для цього росту? Відповідь — у водневих ореолах.
Ці гігантські резервуари газу слугували своєрідними «баками», з яких галактики черпали матеріал для народження нових зірок. Знайшовши 33 000 таких об’єктів, вчені отримали безпрецедентну вибірку для перевірки та вдосконалення космологічних моделей. Подібно до того, як телескоп Джеймс Вебб зафіксував перші зірки Всесвіту, HETDEX відкриває нову сторінку в розумінні космічної еволюції.
«Існують різні моделі галактик цієї епохи, які загалом працюють і мають сенс, але в них є прогалини», — пояснює Дастін Девіс, постдокторант Техаського університету та співавтор роботи. — «Тепер ми можемо зосередитись на окремих ореолах і детально побачити фізику й механіку того, що там відбувається. А потім — виправити або відкинути моделі і спробувати знову».
Не менш важливий і контекст: HETDEX — це проєкт вивчення темної енергії. Дізнатися більше про те, як NASA захищає телескоп Вебб від Сонця, цікаво ще й тому, що обидва інструменти разом формують нову еру астрономічних спостережень.
Цікаві факти
Лінія Лайман-альфа з довжиною хвилі 121,6 нанометра є найяскравішою спектральною лінією водню — саме вона дозволяє «бачити» невидимий газ на відстані мільярдів світлових років
Hobby-Eberly Telescope має основне дзеркало діаметром 10 метрів — одне з найбільших у світі, що дозволяє збирати колосальну кількість світла
Проєкт HETDEX має на меті картографувати понад мільйон галактик для вивчення природи темної енергії — загадкової сили, що прискорює розширення Всесвіту
Водень становить близько 75% усієї барионної матерії у Всесвіті — саме тому пошук його резервуарів є ключем до розуміння, як формувалися всі галактики, включно з нашим Чумацьким Шляхом. Про те, як нові механізми появи перших молекул вивчають вчені, читайте у матеріалі про відкриття Рутгерського університету
FAQ
Що таке «Космічний Полудень»? Це період приблизно 10–12 мільярдів років тому, коли темп утворення зірок у Всесвіті досягав свого піку. Галактики в той час росли найшвидше за всю свою історію.
Чому водневі хмари так важко виявити? Водень сам по собі не світиться. Він стає видимим лише тоді, коли поглинає ультрафіолетове випромінювання від сусідніх молодих зірок — і лише за умови, що інструмент достатньо чутливий і охоплює велику ділянку неба.
Чи можна побачити ці хмари на фото? Так! На знімках, накладених на дані телескопа Джеймс Вебб, видно, як гігантські хмари водню оповивають одразу кілька яскравих галактик. Найяскравіші ділянки виділяються червоним кольором.
Астрономи знайшли 33 тисячі гігантських хмар водню у ранньому Всесвіті з’явилася спочатку на Цікавості.
