В поисках невидимой галактики

Таинственный и очень далекий объект во Вселенной, какой она была через два миллиарда лет после Большого взрыва, скрывается даже от самых современных приборов. Его особенности наконец-то были описаны командой из SISSA в недавно опубликованном исследовании в журнале The Astrophysical Journal.

Чрезвычайно удаленное небесное тело во все еще молодой Вселенной, размером в одну шестую от нынешней. Объект настолько темный, что практически невидим даже для очень сложных приборов. Его природа долгое время была предметом споров, но с помощью исследований, проведенных с помощью интерферометра ALMA, исследовательской группе SISSA под руководством профессора Андреа Лапи, занимающейся изучением формирования и эволюции галактик, наконец удалось определить его основные свойства.

Компактная и содержащая большое количество межзвездной пыли, она является молодой галактикой, формирующей звезды примерно в 1000 раз быстрее, чем Млечный Путь. Описание этой галактики будет полезно для того, чтобы больше узнать об этом очень далеком объекте и указать новые подходы к изучению других "темных" небесных тел. Исследование, только что опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, также позволит получить новые сведения для разработки усовершенствованных моделей формирования и эволюции галактик.

Удаленные, темные и бесценные: Самые далекие галактики

"Очень далекие галактики - настоящие кладези информации о прошлой и будущей эволюции нашей Вселенной", - объясняет первый автор исследования Марика Джульетти, изучающая астрофизику и космологию в SISSA.

"Однако изучать их очень сложно. Они очень компактны и поэтому трудны для наблюдения. Кроме того, из-за расстояния мы получаем от них очень слабый свет. Причиной такого затемнения является массивное присутствие межзвездной пыли, которая перехватывает видимый свет от молодых звезд, затрудняя его обнаружение оптическими приборами, и переизлучает его на больших длинах волн, где его можно наблюдать только с помощью мощных интерферометров в (суб-)миллиметровом и радиоволновом диапазонах".

Эти темные тела не являются особой редкостью: "В последние годы, - объясняет Джульетти, - было обнаружено несколько далеких галактик, которые особенно сильно затемнены и кажутся совершенно невидимыми даже для самых мощных оптических инструментов, таких как космический телескоп Хаббл".

Гравитационное линзирование

Инструментом, используемым в таких случаях, является так называемое гравитационное линзирование, решение, имеющее большой научный потенциал. Принцип прост: общая относительность означает, что более близкие к нам космические объекты, обладающие большой массой, искажают свет, исходящий от более удаленных источников, которые находятся на идеальном расстоянии от них.

Джульетти продолжает: "Таким образом, крупные небесные тела действуют как своего рода огромная космическая линза, благодаря которой "фоновые" галактики кажутся больше и ярче, что позволяет их идентифицировать и изучать". За последнее десятилетие было проведено множество программ наблюдений с использованием этого подхода. "На сегодняшний день обнаружено около сотни, но их может быть гораздо больше".

По-настоящему особенный объект

Именно в ходе одного из таких исследований, говорит Джульетти, был обнаружен главный объект нынешнего исследования: "Это было очень особенное небесное тело. Оно очень яркое и потенциально подвержено линзированию, но это происходит только на определенных точных длинах волн, вероятно, из-за присутствия большого количества межзвездной пыли. Поэтому ее изучение является очень сложным. Наблюдения, проведенные с помощью ALMA, очень современного субмиллиметрового интерферометра, расположенного в пустыне Атакама в Чили, позволили нам определить его особенности".

"Мы изучали этот необычный объект, используя определенные коды, которые позволили нам восстановить первоначальную форму фонового источника, а также понять некоторые свойства самой линзы. Наблюдения также дали ценную информацию о содержании газа в этом источнике, и мы смогли определить, как он распределен."

"Наш анализ показал, что этот объект очень компактен, предположительно молод и формирует звезды с чрезвычайно высокой скоростью". В будущем космический телескоп "Джеймс Вебб" откроет гораздо больше об этой галактике, что на данный момент может сделать только он".

Профессор Лапи, соавтор исследования, в заключение подчеркивает важность этого исследования: "Далекие галактики, молодые, компактные, характеризующиеся активным звездообразованием, в значительной степени скрытые пылью и обладающие очень богатым запасом молекулярного газа, являются предшественниками массивных спокойных галактик, которые мы наблюдаем в локальной Вселенной, и поэтому дают очень ценное представление о процессах, ведущих к формированию и эволюции этих структур в течение истории Космоса".

"Я хотел бы подчеркнуть, - продолжает профессор, - что успех этого исследования был достигнут благодаря синергии между группой астрофизики и космологии SISSA и региональным центром ALMA, расположенным в Институте радиоастрономии INAF в Болонье (в частности, благодаря сотрудничеству с доктором Марселлой Массарди, соавтором исследования), что позволило нашим студентам получить доступ и научиться эффективно использовать архив данных ALMA, который сегодня является настоящей золотой жилой для астрофизических исследований".