Найдено одно из самых удалённых протоскоплений галактик

На стартовавшей 8 января конференции Американского астрономического общества представитель международной научной группы Микеле Тренти (Michele Trenti) обнародовал свежие данные наблюдений «Хаббла», отыскавшего одно из самых удалённых протоскоплений галактик.

Проект Brightest of Reionizing Galaxies Survey (BoRG), в котором участвуют г-н Тренти и его коллеги, нацелен на обнаружение галактик, расположенных на красном смещении z ~ 8. Если такое смещение перевести в единицы расстояния, получим, что длина дистанции между Землёй и галактиками составляет около 13 миллиардов световых лет.

Для поиска столь удалённых объектов хорошо подходит давно известная методика, основанная на том, что фотоны с длиной волны, уступающей 121,6 нм (длине волны линии лайман-альфа), поглощаются нейтральным водородом и не доходят до наблюдателя. Другими словами, в определённом диапазоне частот изображение галактик должно «исчезать», причём ширина этого диапазона зависит от красного смещения. Исследуя одну и ту же область неба с помощью разных фильтров, можно заметить исчезновение источника излучения, хорошо различимого на бóльших длинах волн, и оценить соответствующую ему величину z.

В проекте BoRG используются четыре фильтра, а наблюдения выполняет установленная на «Хаббле» камера WFC3. «Нам приходится рассматривать много отдельных участков неба, поскольку галактики с z ~ 8 встречаются редко, — замечает Микеле Тренти. — Часто мы не обнаруживаем вообще ничего интересного». Его слова подтверждаются тем, что исследование 12 из 23 несмежных полей наблюдений WFC3 не дало никаких результатов, а ещё на шести участках астрономы выделили всего по одному «тусклому» кандидату в удалённые галактики.

Расположение пяти галактик, входящих в протоскопление (иллюстрация НАСА, ESA, M. Trenti, L. Bradley, BoRG team).

Снимки галактик, сделанные с использованием разных фильтров. Хорошо видно, что смещение полосы пропускания фильтров в коротковолновую область приводит к «исчезновению» источника излучения. (Иллюстрация из Astrophysical Journal.)

Однако в одном случае учёным повезло: в небольшой области диаметром в 70 угловых секунд они отыскали «яркую» удалённую галактику и сразу четыре «тусклых» источника, также находящихся на z ~ 8. Столь компактное расположение найденных кандидатов в галактики позволяет утверждать, что они входят в протоскопление, которое превратится в одно из первых массивных скоплений во Вселенной. Как показывает моделирование, масса гало тёмной материи M_h у «яркой» галактики должна равняться (4–7)•10¹¹ солнечным, а у её компаньонов — ~10¹¹ солнечным. На z = 0 проэволюционировавшее огромное скопление будет иметь M_h > 2•10¹⁴ солнечных масс.

Интересно, что выступавший на той же конференции сотрудник Миссурийского университета Хаоцзин Янь (Haojing Yan) не подтвердил информацию об открытии протоскопления. Г-н Янь также занимается обработкой данных с «Хаббла» и поиском удалённых галактик на z > 7, но представляет другую исследовательскую группу, которая реализует проект Hubble Infrared Pure Parallel Imaging Extragalactic Survey (HIPPIES).

Полная версия отчёта, подготовленного под руководством Микеле Тренти, будет опубликована в издании Astrophysical Journal; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.