Исследователи под руководством астрофизика из Университета Ратгерса в Нью-Брансуике изучили период, известный как «Космический полдень», который наступил примерно через 2–3 миллиарда лет после Большого взрыва. Они обнаружили, что особый класс галактик пережил свой первый крупный всплеск звездообразования.
Это открытие важно, по словам учёных, поскольку оно поможет ответить на вопросы о том, как галактики растут и развиваются, и даст ключ к пониманию ранних стадий развития галактик и общей истории Вселенной.
В статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters, команда описала важные детали, раскрытые об истории звездообразования древних галактик, известных как излучатели Лайман-альфа (LAE). Для проведения исследования учёные использовали сложные методы визуализации и машинного обучения, чтобы изучить «Космический полдень» — период в истории Вселенной, который считается пиком развития галактик.
Излучатели Лайман-альфа (LAE)
LAE — это галактики, которые ярко светятся, потому что в них активно образуются новые звёзды. Ультрафиолетовый свет, называемый «Лайман-альфа», преобразуется во видимый свет по мере расширения Вселенной, что делает эти галактики наблюдаемыми с Земли. LAE невероятно древние, им более 12 миллиардов лет, они действуют как космические маяки, помогающие учёным понять раннюю Вселенную.
«LAE были идентифицированы как прародители типичных современных галактик, таких как наш Млечный Путь», — сказала Николь Файерстоун, научный сотрудник Национального научного фонда на факультете физики и астрономии в Школе искусств и наук и первый автор исследования.
«Теперь, когда мы знаем, когда в них впервые образовались звёзды, мы обнаружили «историю происхождения» нашей галактики, разгадав одну из тайн творения», — добавила она.
Первоначальная мотивация исследования
Первоначальной мотивацией для изучения древних галактик было понимание того, как выглядела галактика Млечный Путь, когда она впервые начала формировать звёзды. Предыдущие исследования Эрика Говизера, заслуженного профессора кафедры физики и астрономии, показали, что LAE будут расти и развиваться, пока не станут похожи на современный Млечный Путь.
«До сих пор оставалось открытым вопрос, достаточно ли далеко мы заглянули в прошлое, чтобы найти отправные точки для Млечного Пути и подобных ему галактик», — сказал Гавизер, который также возглавлял исследовательскую группу, стоящую за новым открытием. «Теперь мы знаем, что ответ на этот вопрос — да».
Учёные давно задавались вопросом, являются ли LAE галактиками, переживающими свой первый всплеск звездообразования, или это старые галактики, возобновившие звездообразование после периода бездействия. Это различие имеет решающее значение для понимания эволюции галактик в космическом масштабе времени, говорят исследователи.
«Впервые мы смогли окончательно доказать, что большинство LAE переживают свой первый крупный всплеск звездообразования во время наблюдения, и в них есть только очень молодые звёзды», — сказала Файерстоун.
Данные проекта ODIN
Для анализа учёные использовали данные проекта ODIN — обзора неба, название которого является аббревиатурой от «One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands». В проекте используется камера Dark Energy Camera в обсерватории Серро-Тололо в Чили. Эта камера фиксирует специализированные изображения далёкой Вселенной на большой площади неба.
Команда идентифицировала LAE как объекты, которые кажутся намного ярче на этих специализированных изображениях по сравнению с цветами света, видимыми человеческому глазу.
Для анализа исследователи использовали метод машинного обучения для анализа света от этих галактик, чтобы определить их физические свойства, включая скорость звездообразования в зависимости от времени. Этот метод позволил им реконструировать подробную «историю жизни» для каждого LAE в их выборке. Метод был разработан в Ратгерсе Гавизером и Картейком Айером, бывшим аспирантом, работавшим с профессором.
Исследование показало, что 95% LAE находятся в фазе пика звездообразования. Этот результат подтверждает, что LAE находятся на решающей ранней стадии развития, помогая учёным понять временную шкалу и процессы, связанные с формированием галактик, сказала Файерстоун.
Данные являются ступенькой в раскрытии точных условий, при которых галактики испытывают значительные всплески звездообразования. «Это открытие помогает нам понять, как выглядела наша галактика Млечный Путь, когда она впервые начала формировать звёзды», — сказал Гавизер.
Предоставлено Университетом Ратгерса