В древнейших галактиках Вселенной найдены следы воды

Группа астрономов под руководством Хоакина Виейры (Joaquin Vieira) из Калифорнийского технологического института (США) при помощи комплекса радиотелескопов Atacama Large Millimeter Array (ALMA) Европейской южной обсерватории (Чили) установила, что самое интенсивное звездообразование в космосе происходило гораздо раньше, чем принято думать.

Красным выделен район расположения удалённых галактик, излучение которых было проанализировано ALMA. (Здесь и ниже иллюстрации ESO.)

Считается, что наиболее интенсивные вспышки звездообразования происходили в ранней Вселенной — в массивных и ярких молодых галактиках, где гигантские запасы космического газа и пыли превращались в новые звёзды с бешеной скоростью, в сотни раз быстрее, чем это случается в галактиках вроде Млечного Пути. Благодаря чрезвычайной насыщенности яркими молодыми звёздами некоторые из обнаруженных астрономами удалённых галактик имеют светимость, в 40 трлн раз превышающую показатели Солнца.

Углублённое изучение этих галактик, предпринятое в последние годы, показало: значительная их часть находится дальше от нас, чем ожидалось. Если ещё недавно учёные полагали, что пик звездообразования имел место 10 млрд лет назад, то теперь его отдаляют на 12 млрд лет — к моменту, когда Вселенной было всего 1,7–1,8 млрд лет от роду. А период этот, напомним, случился сразу после реионизации, которая, как считается, закончилась через миллиард лет после Большого взрыва.

Кроме того, астрономы наблюдали две галактики, названные ими рекордсменами по удалённости от Земли: это самые далёкие из известных галактик такого вида. Их свет начал своё путешествие к нам, когда Вселенной исполнился миллиард лет. Но это не всё: в спектральных линиях одной из сверхдальних галактик обнаружены молекулярные линии воды. И это вновь самые далёкие молекулы космический воды из пока обнаруженных. Ну а в спектральных линиях других 26 галактических объектов замечены ¹³CO и ¹²CO (изотопы угарного газа).

Наблюдать их сильно помог эффект гравитационного линзирования.

Эти следы означают, что даже в самых ранних галактиках подобного типа уже были относительно тяжёлые элементы, включая углерод и кислород. Очевидно, они могли образоваться только как итог ядерного синтеза в недрах первых звёзд. Иными словами, даже эти галактики, которые мы наблюдаем в том виде, в котором они существовали 12,7 млрд лет назад, являются памятником деятельности звёзд населения III — первого поколения светил после Большого взрыва, а населяющие их звёзды принадлежат к более позднему поколению.

В работе использовались лишь 16 из полного комплекта в 66 гигантских антенн решётки телескопов ALMA, поскольку обсерватория, расположенная на пятикилометровой высоте на пустынном плато в чилийских Андах, ещё строилась. Когда-нибудь ALMA станет ещё чувствительнее и сможет регистрировать ещё более далёкие галактики.

Отчёты об исследовании будут опубликованы в изданиях Nature и Astrophysical Journal, а с их текстами можно ознакомиться здесь и здесь.

Подготовлено по материалам Европейской южной обсерватории.