Какое расстояние до самой далекой галактики? Самая далекая галактика

Космический орбитальный телескоп "Хаббл" (Hubble Space Telescope) уловил свет самой далёкой, а значит, и самой старой галактики из всех известных науке на сегодняшний день.

Звёздная система имеет кодовое название z8_GND_5296 , массу, эквивалентную 1,3 миллиардам масс Солнца, и располагается она в направлении созвездия Большой Медведицы в 13,1 миллиардах световых лет от нас. В силу удалённости от Земли в оптический телескоп её увидеть было бы невозможно, поэтому для обнаружения излучения учёные использовали приборы, фиксирующие ближний инфракрасный свет.

После получения первичных данных исследователи перепроверили их с помощью телескопов обсерватории Кека (Keck Observatory) и подтвердили расположение галактики.

"Рассмотреть столь далёкие объекты с помощью оптических телескопов невозможно. Для нас они уже невидимы. Всё видимое излучение смещается в ближний инфракрасный диапазон", — поясняет ведущий автор исследования Стивен Финкельштейн (Steven Finkelstein) из Техасского университета в Остине.

Наблюдаемое явление называется эффектом Доплера : объекты, которые удаляются от нас, кажутся красноватыми, а те, что приближается, кажутся синеватыми. Инфракрасное смещение указывает не только на то, что наблюдаемая галактика очень далека от нас, но и .

Как ни странно, звёздная система z8_GND_5296 была единственной из 43 кандидатов в удалённые галактики, у которой отчётливо наблюдались линии водорода , которые необходимы для идентификации космического объекта.

Таким образом, перед учёными встаёт вопрос о ранней истории Вселенной: как быстро свет первых галактик мог перемещаться сквозь облака межгалактического водородного газа без рассеивания?

Чтобы обнаружить свет, проходящий сквозь облака ранней Вселенной, водород должен быть ионизирован. Но парадокс заключается в том, что по стандартным астрофизическим теориям, процессы ионизации были вызваны как раз первым поколением галактик.

"Смотреть на удалённые галактики особенно интересно. Ведь в силу того, что скорость света конечна, мы видим в телескоп тот момент, когда излучение от этих объектов только было испущено. Фактически, мы смотрим сквозь пространство и время на самые ранние этапы существования Вселенной", — говорит соавтор исследования Доминик Ричерс (Dominik Riechers) из Корнельского университета.

В данном случае свет, излучаемый галактикой z8_GND_5296, будет идти до Земли 13,1 миллиарда лет, притом что возраст самой Вселенной составляет чуть менее 13,8 миллиарда лет. Поэтому астрофизики увидели через телескоп Вселенную, когда ей было всего 700 миллионов лет.

Но возраст оказался далеко не единственной отличительной особенностью галактики z8_GND_5296. Как сообщается в пресс-релизе , она производит новые звёзды в поразительном темпе — примерно 330 масс Солнца ежегодно, а это в 100 раз больше скорости звездообразования Млечного Пути.

"В ранней Вселенной звёзды могли рождаться с гораздо большей скоростью, чем мы предполагали", — пишет Финкельштейн в статье об исследовании , опубликованной в журнале Nature.

Помимо этого, Финкельштейн и его коллеги были поражены тем, сколько в этой галактике присутствует кислорода и других "тяжёлых" элементов. Прежде считалось, что такое количество элементов, которые тяжелее водорода и гелия, просто не успело бы образоваться в столь короткие сроки.

Логическое объяснение феномену исследователи нашли в результате анализа данных, полученных телескопом NASA Spitzer . Галактика z8_GND_5296, скорее всего, содержит следы взрывов гигантских звёзд, в ядрах которых уже успели синтезироваться тяжёлые элементы. Эти звёзды, по всей вероятности, были первыми в галактике, и .

"Интересно, что львиная доля тяжёлых элементов образовались на столь ранних этапах существования времён", — удивляется Финкельштейн.

Отметим, что до открытия галактики z8_GND_5296 самой старой звёздной системой считалась та, что сформировалась спустя 740 миллионов лет после Большого взрыва. Причина, по которой самая далёкая галактика Вселенной ранее не была обнаружена, заключается в том, что на пути к ней взорвалась массивная звезда и затмила "старушку" своим светом.

Впрочем, на достигнутом учёные . Но, чтобы заглянуть в ещё более далёкие времена, им придётся заменить телескоп "Хаббл" на что-то более мощное. Отличной альтернативой станет космический телескоп имени Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope), запуск которого запланирован на 2018 год.

Я бы повалялся с больничным под галоперидолом.==
Очень не советую эту гадость. Тело убивает так, что потом трудно что-то исправить.

Но в этом мире нахожу массу разочарований, люди заняты какой-то бессмысленной хернёй, будто бы все родились неразумными рабами==
Пишите пробное письмо, на pwn-st@яндекс ру. Я дам ссылку почитаете, может быть поймете почему оно так... В комментах я задолбался уже писать

А во что это превратилось?==
В инструмент изоляции неугодных обществу людей. Там сейчас кого только нет. Помимо дибилов и прочего еще и алкаши, наркоманы и так далее. Врачам там на тебя насрать, назначат химию и далее пох что с тобой, лишь бы явно коньки не отбрасывал (трупы в больнице портят отчетность и поэтому стремятся до этого не доводить). Вылечить же тебя они не могут хотя бы потому, что ни один психиатр не знает толком что же есть шиза и врят ли хоть один на своей шкуре пробовал измененку. У них нет представления и опыта почти у всех, как же они тогда будут это лечить? По книжкам? Так у каждого чела свой вариант шизы только, запаришься это в книжках описывать. Да и не надо оно им, они в основном тупо рубят бабло и особо не парятся о том.

Но тогда бы мы не увидели ни красного, ни синего смещений==
они не затрагивают скорость перемещения фотона, меняется лишь частота колебаний.

Нам бы пришлось мудрить про искривление пространства==
Ну так физики и мудрят. У них черная дыра возможна только потому, что возле горизонта событий настолько сильно "искривлено пространство" что у света нет возможности выбраться из ловушки. И я ни разу не слушал от физиков, чтобы фотоны притягивались за счет гравитационного взаимодействия.

То, что скорость фотона абсолютная константа - это и есть ошибки==
Где-то читал у физиков, что если бы скорость света заметно отличалась от той что сейчас, то не существовало бы материального мира. То есть все тот же антропный принцип

Возможно вы уже умеете==
Это у каждого есть, но не каждый умет пользоваться. Хотите сами найти ответ на вопрос? Просто думайте о нем, на эту тему. Отпустите контроль над мыслями, пусть они текут свободно. Когда вопрос сформируется, вы поймете сразу, это как чувство, ощущение. Ответ приходит почти мгновенно, тоже как ощущение. Далее потом уже можно годами это переводить в буквы. Это подобно тому, как долбишься с чем нить долго, не получается, а потом бац и озарение которое переходит в понимание. Вот тот короткий миг, до озарения, и есть ответ и он приходит как ощущение тела. Чтобы поймать нужна практика, с первого раза не получается ничего.

Теория - это гадания,==
Вернее будет сказать интерпретация. Когда переводишь знание-без-слов в буквы, это тоже интерпретация. То что делаю я, тоже интерпретация. То есть искажения по любому есть. Я бы возможно вывел все сказанное мной в уравнения, но пока не владею математикой на должном уровне, да и в той математике что есть хватает "особенностей", которые не позволяют это сделать. Однако математическая абстракция единственный способ выразить это знание с минимальными искажениями.

А щас много чего в эфир уже понапихали==
Мы живем в такое время, когда информационное пространство превратилось в помойку и адскую смесь правды и лжи. И ложь только прибывает, ибо многие научились делать бабло наполняя мир злом. В итоге мы придем к тому, что все нужно будет помножить на ноль и начинать с начала.

Эфир устарел и был заменён СТО и ОТО. Обе родил Энштейн==
Эйнштейн это типа реинкарнации Аристотеля или даже возможно Сусанина. То что он завел науку в дебри, ему за это спасибо вообще то надо сказать. Ибо у нас сейчас шахиды бегают с десятком килограмм тротила в поясе, а было бы с десятком Хиросим
в эквиваленте как минимум. Прогресс в этой области решил бы все наши энергетические проблемы, однако как оно водится сначала бы мы сделали бы оружие в десятки раз мощнее и в сотни раз компактнее и давно бы уже порвали планету в клочья. Тесла вон тоже говорят дорылся до сути и потом все рукописи сжег, я примерно понимаю в какое направление он влез и почему поступил так. Так же и я, если догрызу матан и прочее и выведу все формулами да уравнениями, скорее всего тоже хрен кому отдам. Не доросли еще люди до этого, сначала общественный строй и людские мозги должны измениться, и лишь потом им можно будет открывать эти двери, за которыми океан огня и бездна энергии...

Астрономы из Техасского университета A&M и Техасского университета в Остине обнаружили самую далёкую из известных нам галактик. Согласно данным спектрографии, она находится на расстоянии примерно 30 млрд световых лет от Солнечной системы (или от нашей Галактики, что в данном случае не столь существенно, потому что диаметр Млечного пути - всего лишь 100 тыс. световых лет).

Самый дальний объект во Вселенной получил романтичное название z8_GND_5296.

«Восхитительно знать, что мы - первые люди в мире, кто увидел его, - сказал доктор наук Вител Тилви (Vithal Tilvi), соавтор научной работы, которая сейчас опубликована в онлайне (для бесплатного просмотра научных работ используйте сайт sci-hub.org).

Обнаруженная галактика z8_GND_5296 сформировалась через 700 млн лет после Большого взрыва. Собственно, в таком состоянии мы и видим её сейчас, потому что свет от новорожденной галактики только сейчас дошёл до нас, пройдя расстояние в 13,1 млрд световых лет. Но поскольку в процессе этого Вселенная расширялась, то на данную минуту, как показывают расчёты, расстояние между нашими галактиками составляет 30 млрд световых лет.

В новорожденных галактиках интересно то, что там идёт активный процесс формирования новых звёзд. Если в нашем Млечном пути появляется по одной новой звезде в год, то в z8_GND_5296 - примерно по 300 в год. То, что происходило 13,1 млрд лет назад, мы можем спокойно сейчас наблюдать в телескопы.

Возраст далёких галактик можно определить по космологическому красному смещению, вызванному в том числе эффектом Доплера. Чем быстрее удаляется объект от наблюдателя, тем сильнее проявляется эффект Доплера. Галактика z8_GND_5296 показала красное смещение 7,51. Около сотни галактик обладают красным смещением больше 7, то есть они сформировались до того, как Вселенной исполнилось 770 млн лет, и предыдущим рекордом было 7,215. Но лишь у нескольких галактик расстояние подтверждено по данным спектрографии, то есть по спектральной линии Лайман альфа (о ней ниже).

Радиус Вселенной составляет как минимум 39 млрд световых лет. Казалось бы, это противоречит возрасту Вселенной в 13,8 млрд лет, но противоречия нет, если учесть расширение самой ткани пространства-времени: для этого физического процесса не существует ограничения по скорости.

Учёным не совсем понятно, почему не удаётся наблюдать другие галактики возрастом до 1 млрд лет. Удалённые галактики наблюдают по чёткому проявлению спектральной линии L α (Лайман альфа), которая соответствует переходу электрона со второго энергетического уровня на первый. Почему-то у галактик младше 1 млрд лет линия Лайман альфа проявляется всё слабее. Одна из теорий состоит в том, что как раз в то время происходил переход Вселенной из непрозрачного состояния с нейтральным водородом в полупрозрачное состояние с ионизированным водородом. Мы просто не можем увидеть галактики, которые скрыты в «тумане» из нейтрального водорода.

Как же z8_GND_5296 смогла пробиться через туман нейтрального водорода? Учёные предполагают, что она ионизировала ближайшие окрестности, так что протоны смогли прорваться. Таким образом, z8_GND_5296 - самая первая из известных нам галактик, которая вышла из непрозрачного месива нейтрального водорода, наполнявшего Вселенную в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.

Галактика z8_GND_5296 (видимая во вставке) - это самая ранняя галактика, у которой астрономы точно измерили расстояние. Она образовалась приблизительно через 700 миллионов лет после , и формирует звезды с невероятно большой скоростью. Предоставлено: V. Tilvi (Texas A&M), S. Finkelstein (UT Austin), команда CANDELS и HST/NASA.

"Самая дальняя галактика уже видна!" Разве мы не слышали о ней прежде? (Смотрите , например). Хотя правда, что астрономы двигаются дальше и дальше назад во времени с лучшими инструментами, существуют фундаментальные проблемы, как в наблюдении, так и в измерении расстояний до самых ранних галактик в космосе.

Вот, почему это новое наблюдение галактики, которая образовалась примерно через 700 миллионов лет после Большого Взрыва, важно. Хотя опознали множество галактик, которые образовались в ту эру, астрономы только измеряли точные расстояния до пяти из них. Эта галактика является шестой, и она самая дальняя из группы. Возможно даже более важно, чем измерение расстояния, исследователи определили, что эта галактика дарит рождение новым звездам со скоростью в 100 раз больше, чем это делает в наши дни. Это указывает на то, что ранние галактики могли быть более агрессивными со , чем ранее полагали.

Новая статья, опубликованная в журнале Nature (предупреждение о платном доступе ), описывает измерение галактики, обнаруженной в обзоре Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), который использует инфракрасный спектрограф на телескопе Keck на Гавайах. Из-за этого большого расстояния, не видит эту галактику в оптических диапазонах, но это самый яркий источник в инфракрасном диапазоне, как для Hubble, так и для . Красное смещение, если вы вспомните, - это мера того, как быстро галактика, кажется, движется от нас, поскольку Вселенная расширяется; чем выше красное смещение, тем дальше галактика - и поэтому тем дальше назад во времени она испускала свет, который мы видим. Поскольку Вселенная растет, она пропорционально растягивает длину волны света. В том случае, оптический (видимый) свет или даже ультрафиолетовая эмиссия, обычная в звездах, имеет красное смещение в инфракрасную часть спектра.

В этом случае, астрономы измерили красное смещение галактики z8_GND_5296 (это незабываемое имя для вас) до 7.51, что означает, как приблизительно на расстоянии 13 миллиардов световых лет. Они определили это число измерением эмиссии Lyman alpha (Ly α) из водородного газа, который является самым обычным, и его сложно измерять на таких больших расстояниях. Свет Ly α из водородного газа в нашем местоположении около 11 нанометров, точно в ультрафиолетовой части спектра, но соответствующая эмиссия из z8_GND_5296 около 1034 нанометров, что в инфракрасной части спектра. (Чтобы получить красное смещение, разделите большее число на меньшее и вычтите 1. К сожалению, отношение между красным смещением и расстоянием не настолько простые).

Тем не менее, не каждая галактика на сравнимых расстояниях имеет измеримые Ly α эмиссии: что-то, кажется, препятствует большей части того света, не достигнув нас. Главная идея - это нейтральный межгалактический газ, рассеивающий свет, но есть также несколько наблюдаемых галактик, которые подтверждают ту гипотезу. В результате, хотя существуют дюжины галактик с красными смещениями больше 7 (определено не спектром, а кажущимся цветом галактики), красные смещения не могут быть дважды проверены для большинства. Эта статья сообщает о 43 галактиках, но только одна из того примера имела измеримые Ly α эмиссии.

Более интересно, что галактика z8_GND_5296 относительно богата "металлами": элементами тяжелее гелия. Так как эти элементы производятся звездами, а не Большим Взрывом, это указывает на очень быстрый даже со временем, которое эта галактика испускала свет, который мы наблюдаем.

Для того, чтобы поддержать то утверждение, авторы настоящего исследования обнаружили, что z8_GND_5296 и подобная галактика, обозначенная GN 108036, имеют очень высокие скорости образования звезд, конвертируя эквивалент массы 330 в новые звезды. Это больше, чем 100 раз скорости образования звезд в Млечном Пути, и сравнимо с некоторыми из самых экстремальных галактик, образующих звезды. Эти , как раньше полагали, были редкими, поэтому астрономам могло понадобиться пересмотреть свои оценки по тому, как быстро новые звезды создавались в ранних галактиках.

Несмотря ни на что, будет интересно увидеть, на что похожи другие ранние галактики, когда наши наблюдения улучшатся. Без этого мы не узнаем, является ли редкостью z8_GND_5296 в совем экстремальном образовании звезд, или поймем, почему она относительно яркая в Ly α эмиссиях, в то время как ее "родные сестры" нет. И возможно мы найдем разногласие во времени между эрой без галактик и самыми первыми образовавшимися галактиками.

В 2009 году на космическом телескопе имени Хаббла, который находится на околоземной орбите с 1990 года, в видимом диапазоне спектра были получены изображения самых далеких от Земли и самых старых галактик из тех, которые ученым когда-либо удавалось наблюдать. Для того чтобы получить изображение столь далеких и, соответственно, тусклых галактик (их светимость составляет одну миллионную долю светимости объекта, который может различить невооруженный человеческий глаз) ученые порядка четырех дней собирали свет от одной и той же области неба.

Несколько галактик, изображения которых были получены таким образом, проявили себя как кандидаты в галактики, находящиеся в стадии реионизации.

Вкратце напомним, что реионизация произошла после того, как в ранней Вселенной появились первые источники излучения, которые выдували своего рода «ионизированные пузыри» в окружающем их нейтральном газе, пока все эти пузыри не слились воедино и всё межгалактическое пространство не стало вновь ионизованным.

Это состояние межгалактической среды сохраняется до сегодняшнего дня, поскольку вот уже многие миллиарды лет галактики светят беспрерывно.

Одну из таких галактик, UDFy-38135539, которая «зажглась» примерно через 600 млн лет после рождения Вселенной, и удалось обнаружить на телескопе имени Хаббла в 2009 году. Для того чтобы подтвердить это открытие, требовалось провести качественные спектроскопические наблюдения, чтобы по ним определить красное смещение z. Напомним, что этим параметром в астрономии характеризуется расстояние до далеких объектов: z показывает изменение длины волны излучения объекта в результате расширения Вселенной.

Теоретические расчеты, проведенный сотрудниками Европейской южной обсерватории (ESO), показали, что с помощью одного из самых крупных наземных телескопов (находящегося в Чили VLT, принадлежащего ESO), инфракрасного спектрографа SINFONI и при наличии большого количества наблюдательного времени возможно зафиксировать свечение этой далекой галактики и определить ее красное смещение. По специальному запросу группе ученых было выделено время на телескопе для наблюдений UDFy-38135539.

После двух месяцев работы на телескопе, тщательного анализа и проверки полученных результатов ученые пришли к выводу, что они очень четко обнаружили слабое излучение этой галактики в линии водорода. Красное смещение объекта оказалось 8,6, что соответствует моменту времени 600 миллионов лет после Большого взрыва.

Таким образом, в настоящее время эта галактика является самым удаленным астрономическим объектом, который когда-либо наблюдался людьми.

До этого самой удаленной галактикой была IOK-1 из созвездия Волосы Вероники, красное смещение которой было равно 6,96. Самым удаленным объектом же был гамма-всплеск GRB 090423 (созвездие Льва) с z = 8,2.

Несколько раз астрономы уже фиксировали объекты с красным смещением около десяти. Но все время эти данные не выдерживали дополнительной наблюдательной проверки. Сейчас же ошибка практически исключена: получен очень качественный спектр галактики UDFy-38135539.

«Измерение красного смещения самых далеких галактик является очень интересным само по себе, но астрофизические последствия этого еще более важны, – говорит один из авторов работы, опубликованной в Nature, Николь Несвадьба. – Сейчас мы точно знаем, что видели одну из галактик, которая только-только начала вырисовываться из тумана, которым была заполнена ранняя Вселенная».

«Вероятно, там были и другие галактики, более слабые и менее массивные, которые также помогли сделать пространство вокруг наблюдаемой галактики прозрачным, – говорит другой автор работы, Марк Суинбэнк. – Без этой дополнительной помощи мы вряд ли обнаружили бы наш объект».

Ученые также отмечают, что изучение эпохи реионизации, когда начали формироваться галактики, позволяет продемонстрировать текущие возможности телескопов.