Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 17.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Выявлена тень газового облака в протосверхскоплении SSA22

Выявлена тень газового облака в протосверхскоплении SSA22
shortstoryf

Команда исследователей, которую возглавляли специалисты из Университета Осаки, с помощью специалистов из Агентства аэрокосмических исследований Японии создала самую обширную карту нейтрального водорода в ранней вселенной. Для этого учёные воспользовались помощью прибора Suprime-Cam, установленного на телескопе Субару. Облако газа простирается более чем на 160 миллионов световых лет и окружает, а также включает в себя структуру, которая является протосверхскоплением. Это самая большая структура в далёкой Вселенной, а существовала она 11.5 миллиарда лет назад. Такое огромное газовое облако имеет чрезвычайную ценность для изучения формирования крупномасштабной структуры Вселенной и развития галактик из газа незадолго после Большого Взрыва. Это исследование уже сейчас побуждает научное сообщество готовить новые подобные работы.

«Мы очень удивлены, потому что плотная газовая структура распространена намного больше, чем мы ожидали от протосверхскопления. Но, нам необходимо ещё более широкие наблюдения с помощью узкополосных фильтров, чтобы охватить полную картину этой самой большой структуры в молодой Вселенной. Это одно из тех исследований-вызовов, которое может быть проведено только с использованием недавно смонтированного прибора Hyper Suprime-Cam (HSC) на телескопе Субару. С помощью него мы собираемся оценить соотношение газа в различных первичных сверхскоплениях», — доктор Маватари.

Понимание распределения материи во Вселенной

Галактики

Распределение галактик в регионе протосверхскопления, расположенного на расстоянии 11.5 миллиарда световых лет (верхний левый угол) и изображение от камеры Suprime-Cam на телескопе Субару. Распределение нейтрального водорода наложено на изображение от телескопа. Красный цвет показывает более плотные области. Голубые квадраты соответствуют галактикам, входящим в протосверхскопление, в то время как объекты без них являются галактиками переднего плана и звёздами. Видно, что распределение газа и галактик не коррелируют друг с другом. Источник: Osaka Sangyo University/NAOJ

Звёзд собираются друг с другом для того, чтобы образовать галактики, а галактики группируются друг с другом для того, чтобы сформировать ещё большие структуры, такие как скопления и сверхскопления. Материя в настоящей Вселенной структурирована иерархическим способам на расстояниях в 100 миллионов световых лет. Однако мы не можем наблюдать неоднородную структуру ни в каком из направлений или расстояний, большем чем это. Одной из главных задач современной астрофизики является понимание того, как поддерживается такая, почти идеальная, однородность и гомогенность в распределении материи. Кроме того, астрономы стремятся исследовать свойства «семян» крупномасштабных структур (то есть начальные колебания материи), которые существовали в начале Вселенной. Таким образом, очень важно наблюдать огромные структуры в различные эпохи, которые соответствуют различным расстояниям. Исследование газа, а также галактик, необходимо для точного и всестороннего понимания этого, потому что известно, что локальные сверхскопления богаты газом. Кроме того, ясно, что есть множество молодых галактик в древних скоплениях. Подробное сравнение между пространственным распределением галактик и газа в течение ранних эпох Вселенной очень важно для того, чтобы понять процесс возникновения галактик из тусклых, слабо излучающих свет глыб газа.

Чтобы заняться расследованиям и таких ранних и тусклых газовых облаков, астрономы использую в своих интересах тот факт, что свет от ярких далёких объектов затенён газом переднего плана, из-за чего возникает эффект наблюдения тени объекта. Так как нейтральный водород в газовом облаке поглощает и затемняет свет от фоновых объектов на определённой длине волны, мы видим характерную особенность поглощения в спектре фонового объекта. Во многих предыдущих наблюдениях исследователи использовали квазары, очень яркие и очень далёкие, как источники фонового освещения. Поскольку яркие квазары очень редки, возможности для таких наблюдений ограничены. Это позволяет астрономам получать информацию о газе, который находится вдоль линии направления взгляда между квазаром и Землёй. Учёные уже много времени пытаются получить многомерную информацию о газе, например пространственно разрешить газовые облака, а не одномерное, доступное в настоящее время. Это требует нового подхода.

Расширение представления

Скопление

Графическое представление аналитической схемы, применявшейся в предыдущих работах (слева) и в новом методе (справа). Раньше использовался исключительно один отдельный источник фонового освещения — квазар. В новой схеме стало проще решать пространственную плотность водорода при помощи нормальных галактик в изучаемой области, выступающих в качестве источников фонового освещения. В новом методе сила поглощения нейтральным водородом оценивается по количеству изменения светового потока фоновых галактик от затенения в узкополосном представлении, а не при помощи спектра. Объединяя этот метод с возможностями телескопа Субару, учёные сумели составить обширную карту распределения газа нейтрального водорода. Источник: Osaka Sangyo University/NAOJ

Для того, чтобы расширить область обзора для таких объектов в ранней Вселенной, специалисты разработали схему, с помощью которой можно проанализировать пространственное распределение нейтрального водородного газа, используя данные об отображении галактик отдалённой эпохи. Существуют два главных преимущества для этого подхода. Во-первых, вместо редких квазаров, команда использует многочисленные обычные галактики в качестве источников фонового освещения для того, чтобы исследовать распределение газа в различных местах области поиска. Во-вторых, они используют изображения, полученные узкополосным фильтром Suprime-cam. Он настроен таким образом, чтобы свет на определённых длинах волн мог быть передан, чтобы получить доказательства поглощения нейтральным водородным газом (теневой эффект). По сравнению с традиционной схемой наблюдений на основе спектроскопии квазаров, этот новый метод позволяет получить информацию о распределении газа в широкой области достаточно быстро.

Исследователи применили свою схему к данным от Suprime-cam, полученным с помощью телескопа Субару в предыдущем обзоре галактик. Области, исследованные в этой работе, включают и поле под наименованием SSA22 — предка сверхскопления галактик (протосверхскопление), в котором молодые галактики очень активно формировались. Это происходило 11.5 миллиарда лет назад в ранней Вселенной.

Новые карты распределения нейтрального водорода

Нейтральный водород

Распределение нейтрального водорода в трёх участках неба, которые приводятся в этой работе. Видно, что в нормальных областях SXDS и GOODS-N плотность газа соответствует средней плотности во всей Вселенной 11.5 миллиарда лет назад. В протосверхскоплении SSA22 плотность водорода выше, чем среднее число по полю. Контуры соответствуют плотности числа галактик. Жирные, тонкие и пунктирные линии означают области средней, высокой и низкой плотности, соответственно. Источник: Osaka Sangyo University/NAOJ.

Работа исследователей привале к формированию к картам распределения нейтрального водорода в очень широкой области по трём изучаемым участкам неба. Выходит так, что поглощение нейтрального водорода в поле протосверхскопления SSA22 существенно превосходит это же явление в нормальных областях, таких как поля обзоров SXDS и GOODS-N. Было ясно подтверждено, что среда первичной супергруппы богата нейтральным водородом, который является главным стандартным строительным блоком галактик.

Также в этой работе удалось показать, что распределение газа в области сверхскопления совпадает с распределением галактик не совсем точно. В то время как протоскопление богата как галактиками, так и газом, нет никакой зависимости на локальном масштабе суммарного количества газа, коррелируемого с плотностью галактик в первичной супергруппе. Так как избыток газа нейтрального водорода в области SSA22 обнаружен во всей зоне исследований, эта сверхплотная газовая структура фактически растягивается более чем на 160 миллионов световых лет. В традиционном представлении формирования космических структур колебания плотности вещества меньше, и крупномасштабная высокоплотная структура была более разреженной в ранней Вселенной. Открытие того, что газовая структура имеет протяжённость более 160 миллионов световых лет и существует во Вселенной 11.5 миллиарда лет назад, является неожиданным результатом этого исследования.

Исследуя пространственное распределение нейтрального водорода на очень большой площади, учёные обеспечили новое понимание отношения между газом и галактиками в молодой Вселенной. Огромную газовую структуру SSA22, исследованную в этой работе, считают ключевым объектом, который поможет проверить стандартную теорию формирования космических структур.

По информации Агентства аэрокосмических исследований Японии.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

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