Обнаружены две удалённые галактики с высоким содержанием металлов

Астрономы из Европы и США отыскали две удалённые галактики, измеренное содержание металлов (элементов тяжелее гелия) в которых превосходит солнечные величины.

Как известно, основными «поставщиками» новых элементов после Большого взрыва стали звёзды, которые и запустили химическую эволюцию Вселенной. Исследовать первые стадии этого процесса учёным помогает поглощающее вещество в галактиках, расположенных на линии наблюдения мощных источников излучения — квазаров.

Галактики выступают в роли фильтров, а расшифровка следов их воздействия на пропущенное излучение даёт возможность оценить состав поглощающего газа.

Ранее было установлено, что поглотители с высокой концентрацией нейтрального водорода, в англоязычной литературе обозначаемые как DLA (damped Lyman-alpha systems, системы с линиями поглощения лайман-альфа, уширенными вследствие радиационного затухания), на большом красном смещении имеют низкую металличность, а в местной Вселенной их металличность приближается к солнечной. Сейчас эту зависимость, однако, признают упрощённой, и диапазон допустимых концентраций тяжёлых элементов считается широким на любом красном смещении.

DLA также часто регистрируются при наблюдениях послесвечения длинных гамма-всплесков — масштабных выбросов энергии, связанных со сверхновыми. В новой работе обсуждается именно такой случай: на линии, соединяющей Землю с источником заинтересовавшего авторов гамма-всплеска GRB 090323, расположились сразу две поглощающие системы.

Галактики в молодой Вселенной, «фильтрующие» излучение GRB 090323. Газ в этих галактиках поглощает на определённых длинах волн, оставляя чёрные полосы в спектре. (Иллюстрация ESO / L. Calçada.)

GRB 090323, как несложно догадаться, был отмечен 23 марта 2009-го. Первую информацию о нём передал космический гамма-телескоп «Ферми», а орбитальная обсерватория Swift обнаружила его послесвечение. На следующий день к наблюдениям подключился спектрограф FORS2, установленный на «Очень большом телескопе».

Рассматривая снятый спектр, астрономы отыскали следы DLA, находящихся на красном смещении z = 3,5774 ± 0,0005 (G0) и z = 3,5673 ± 0,0003 (G1). Эти поглотители, исследуемые нами в тот момент их эволюции, когда возраст Вселенной составлял лишь 13% от нынешнего, могут принадлежать одной галактике, двум сближающимся галактикам, которые готовятся к объединению, или двум четко отделённым друг от друга галактикам. В последнем случае разность z, интерпретируемая как результат космического расширения, будет соответствовать дистанции, примерно равной 5,8 Мпк в сопутствующих (привязанных к расширяющемуся пространству) координатах.

К удивлению учёных, G0 и G1 показали очень интенсивные линии металлов в спектре, и определённые по линиям однократно ионизованных цинка и серы значения металличности превзошли солнечные. Более того, полученные величины стали рекордными для галактик, расположенных на красном смещении z > 3.

Поскольку высокое содержание тяжёлых элементов характерно для обеих DLA, наиболее вероятной представляется гипотеза об их взаимодействии и будущем объединении. Взаимодействие галактик должно было активизировать звездообразование, а это прямо способствовало росту металличности и, возможно, привело к появлению предшественника GRB 090323.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Monthly

Notices of the Royal Astronomical Society; текст статьи можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам Европейской организации астрономических исследований в Южной полусфере.