Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 28.04.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Как карликовые галактики осветили вселенную

Как карликовые галактики осветили вселенную
shortstoryf

Астрономы, изучающие состояние вселенной вскоре после Большого взрыва, сделали удивительное открытие. Оказывается, свойства ранней вселенной определяются в большинстве своем только маленькими галактиками. Об этом они сообщают на страницах ежемесячного издания Королевского астрономического общества.

Вскоре после большого взрыва вселенная была сильно ионизирована. Обычная материя состояла из водорода с положительно заряженными протонами в нем и лишенного отрицательно заряженных электронов. Со временем вселенная охладилась достаточно для того, чтобы электроны и протоны объединились и сформировали нейтральный водород. В конечном счете этот холодный газ сформирует первые звезды во вселенной, но пока, в течение нескольких миллионов лет, во вселенной пока не существует звезд. В связи с этим астрономы совершенно не в состоянии определить состояние вселенной в эту эпоху темных лет. Вселенная стала светить повторно тогда, когда звезды и галактики опять ионизировали ее. Это время называется эпохой реионизации.

Астрономы едины во мнении, что вселенная вошла в эпоху реионизации спустя примерно один миллиард лет после Большого взрыва. Спустя 200 миллионов лет после возникновения почти знакомого нам космоса ультрафиолетовое излучение от звезд начало снова разбивать нейтральный водород на электроны и протоны. Потребовалось еще почти 800 миллионов лет, чтобы всюду во вселенной этот процесс закончился. Эпоха реионизации была последним периодом глобального изменения газовой составляющей вселенной, до сих пор он остается ионизированным, вот уже в течение 12 миллиардов лет.

Кадр симуляции

Кадр из симуляции, показывающий большие структуры газа, собирающиеся в нитях и газовых глыбах. Красные регионы разогреты ультрафиолетовым излучением, приходящим от галактик, выделенных белым цветом. Эти галактики в тысячу раз менее массивны Млечного пути и внесли порядка одной трети всего ультрафиолета за период реионизации. Область, представленная на снимке имеет протяженность в 400000 световых лет, когда вселенной было всего 700 миллионов лет. Источник: John Wise

Однако астрофизики ни как не могут прийти к единому мнению в вопросе о том, какой тип галактик играл наиболее важную роль во время процесса повторной ионизации. Большинство уверено, что это событие произошло благодаря большим галактикам. Но по новым данным исследований в Технологическом институте штата Джорджия и Суперкомпьютерном центре в Сан-Диего самые маленькие галактики так же не надо сбрасывать со щитов. Исследователи прибегли к компьютерному моделированию, чтобы продемонстрировать, что самые слабые и маленькие галактики в ранней вселенной были так же очень важны, не соизмеримо их размерам. Это крошечные галактики, не смотря на то, что в тысячу раз меньше по массе и в тридцать раз меньше по размерам, чем наш Млечный путь, сделали существенный вклад в ультрафиолетовое излучение, порядка тридцати процентов. Другие исследования часто игнорируют эти карликовые галактики, поскольку они, как считалось, не могли формировать звезды, потому что ультрафиолетовое излучение соседних крупных галактик был слишком силен и подавил их процессы жизнедеятельности.

«Оказывается, эти карликовые галактики действительно формировали звезды, обычно с первого же взрыва, а процесс этот начался спустя, примерно, 500 миллионов лет после рождения вселенной. Галактики были маленькими, но столь многочисленными, что они сумели внести существенный ультрафиолетовый вклад в процесс реионизации», — профессор Джон Вайз из Технологического института штата Джорджия.

Учеными был смоделирован поток ультрафиолетового звездного света, который двигался сквозь газ в будущих галактиках, на заре их формирования. Было обнаружено, что порядка 50 процентов (10 миллионов солнечных масс) ионизирующих фотонов устремлялись прочь из галактик. Точно такой же процесс протекал и в больших галактиках, только с другим соотношением (5 процентов фотонов, что составляет примерно 300 миллионов солнечных масс). Как раз эти фотоны, в изобилии присутствующие у малых галактик, и играют важнейшую роль во время эпохи реионизации.

«На самом деле, ультрафиолету очень трудно пробиться сквозь галактики из-за плотного газа, наполняющего их. В малых галактиках между звездами присутствует меньше газа, что существенно облегчает жизнь ультрафиолетовым лучам. Плюс, взрывы сверхновых звезд могли с такой же легкостью выбивать газ, расчищая, таким образом, новые пути для ультрафиолетового излучения», — Джон Вайз

Увеличение симуляции

Увеличенное изображение наиболее массивной карликовой галактики в проведенной симуляции. Показано время когда вселенной было 700 миллионов лет. Масса галактики составляет всего 3000 солнечных. Для сравнения, в Млечном пути содержится 60 миллионов масс Солнца. Желтые точки обозначают старые и холодные звезды, синие — молодые, появившиеся сразу перед тем, как этот снимок симуляции был получен. Туман демонстрирует распределение газа вокруг галактики, синий — горячий, красный — холодный. Источник: John Wise

Результатом всего этого моделирования стал временной график, который отслеживает прогресс эпохи реионизации на более чем сотни миллионов лет. Спустя примерно 300 миллионов лет после Большого взрыва вселенная была ионизирована примерно на 20 процентов. Через 550 миллионов лет после Большого взрыва это число возросло до 50 процентов. Смоделированная вселенная стала полностью ионизированной спустя 860 миллионов лет после ее создания.

«То, что такие маленькие галактики могли сильно способствовать переионизации, является для нас сюрпризом. Еще одно суперкомпьютерное моделирование преподнесло нам что-то новое и неожиданное, что-то, что в последствии обязательно должно быть включено в будущие исследования эпохи реионизации», — Майкл Норман, профессор из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Исследователи ожидают новые открытия о процессе реионизации и роли карликовых галактик в нем. Но это станет возможно только с вводом в эксплуатацию новых суперсовременных телескопов, таких как Телескоп имени Джеймса Уэбба, старт которого намечен на 2018 год.

По информации Королевского астрономического общества.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google