Астрономы разглядели крошечную галактику времён начала мира

Учёные совершили, казалось бы, невозможное. Они изучили новорождённую галактику тех времён, когда возраст Вселенной составлял лишь 7% от нынешнего. Маленький "звёздный остров" был бы слишком тусклым для земных телескопов, но исследователям помогла сама природа.

Окно в прошлое

Возраст Вселенной составляет примерно 13,8 миллиарда лет. Галактики начали формироваться уже в первый миллиард лет после Большого взрыва. И хотя в космосе есть галактики, которые младше динозавров, подавляющее большинство "звёздных островов" (включая Млечный Путь) – практически ровесницы Вселенной.

Однако за прошедшие миллиарды лет галактики сильно изменились, и сегодня трудно установить, какими они были, так сказать, в младенчестве (хотя и из этого правила есть исключения).

К счастью, у астрономов есть способ буквально заглянуть в прошлое. Ведь мы видим небесные тела такими, какими они были в момент испускания света и других излучений, достигающих наших телескопов. Если эти лучи путешествовали по Вселенной, скажем, 13 миллиардов лет, мы видим, какими объекты были 13 миллиардов лет назад.

Однако на таком расстоянии можно разглядеть (и то с большим трудом) лишь самые крупные галактики и системы с очень яркими сверхмассивными чёрными дырами. Между тем большинство галактик (в том числе и наша) вскоре после рождения были маленькими и тусклыми. Увидеть такую систему на расстоянии в многие миллиарды световых лет – задача, непосильная для современных телескопов.

Получается, что мы не можем наблюдать за "детством" самых типичных для Вселенной галактик. И это, конечно, мешает нам разобраться в её истории.

Космос как обсерватория

Однако там, где не справляется самая совершенная техника, может прийти на помощь сама природа. В космосе есть своего рода естественные телескопы – гравитационные линзы. Дело в том, что тяготение массивных тел искривляет лучи света и может фокусировать их, подобно линзе.

Такие "увеличительные стёкла" помогают рассмотреть маленькие и тусклые объекты на огромных расстояниях. Был случай, когда астрономы благодаря такому "прибору" увидели отдельную звезду, свет от которой шёл до Земли девять миллиардов лет. Без гравитационной линзы это было бы немыслимо.

Неудивительно, что учёные стремятся использовать мощь гравитационных линз в своих интересах. Авторы нового исследования, работающие с радиотелескопом ALMA, специально искали изображения далёких галактик, полученные такими природными телескопами.

Их усилия увенчались успехом. Астрономы обнаружили звёздную систему RXCJ0600-z6, лучи которой были сфокусированы огромной линзой – скоплением галактик массой в тысячу триллионов солнц.

Юная дисциплинированная галактика

Галактика RXCJ0600-z6 испустила радиоволны, в наши дни достигшие Земли, когда возраст Вселенной составлял немногим более 900 миллионов лет, то есть 7% от нынешнего. Самой же галактике RXCJ0600-z6 на тот момент было, по расчётам астрономов, от 100 до 300 миллионов лет.

Размер RXCJ0600-z6 тогда составлял лишь 1-2% от современного размера Млечного Пути. Невелика была и её масса. По расчётам авторов, от 2 до 12 миллиардов солнечных масс в ней приходилось на её звёзды и от 1 до 9 миллионов солнечных масс – на пыль. Для сравнения: современная масса Млечного Пути составляет около 500 миллиардов солнц.

Без гравитационной линзы обнаружить миниатюрную галактику RXCJ0600-z6 на таком расстоянии было бы невозможно. Однако линзирование увеличило яркость объекта в 160 раз. Только благодаря этому телескоп уловил радиоволны, испущенные ионами углерода и межзвёздной пылью.

Впрочем, наша Галактика, сегодня огромная, в столь юном возрасте тоже была сравнительно маленькой. Она постепенно выросла за счёт поглощения межгалактического водорода и других галактик.

Исследователи обнаружили и кое-что удивительное. Оказалось, что RXCJ0600-z6 вращается вокруг своей оси. Авторы определили это по движению излучающего газа.

Ещё недавно астрономы считали, что в столь юных галактиках звёзды и газ должны были беспорядочно двигаться во все стороны, а не образовывать стабильные вращающиеся структуры. Впрочем, недавние открытия поколебали эту уверенность. По крайней мере некоторые из древнейших галактик оказались куда более зрелыми и упорядоченными, чем им было положено по представлениям большинства теоретиков.

Похоже, что и RXCJ0600-z6 тоже из числа звёздных систем, так сказать, с детства приученных к дисциплине.

Астрономы надеются в будущем изучить эту звёздную систему ещё лучше, чтобы выведать у неё новые секреты раннего детства галактик. Ведь скопление галактик, работающее как космическая линза, остаётся на том же месте, так что наблюдения можно продолжить в любой момент.

Когда будут построены Чрезвычайно большой телескоп и Тридцатиметровый телескоп, в галактике RXCJ0600-z6, возможно, удастся разглядеть даже отдельные звёзды.

Научные статьи с результатами исследования опубликованы в изданиях Astrophysical Journal и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".