Астрономы обнаружили крупнейшее диффузное газовое облако во Вселенной.
Себастьяно Cantalupo, Ксавье Прочаска (Xavier Prochaska) и их коллеги из университета Калифорнии в Санта-Круз зафиксировали это событие в обсерватории Keck на вершине вулкана Маун-Кеа на Гавайях. Изображения показывают облака газа простирается на 460 000 парсек (1,5 млн. световых лет) в длину, что более чем в десять раз превышает диаметр нашей галактики Млечный Путь...
Открытие удалось совершить благодаря наблюдению за квазаром UM 287, который находится в созвездии Кита, мощное излучение которого «подсветило» газовое облако и сделало его доступным для наблюдения. Из-за удаленности объекта, исследованная астрофизиками картина представляет собой снимок Вселенной на тот момент, когда ей было только три миллиарда лет.
Длина газового облака составила около полутора миллионов световых лет, что значительно больше, чем все известные скопления межгалактического газа. По словам авторов, размер и строение облака напоминают предсказанные в ходе компьютерных симуляций газовые филаменты «космической сети», которые появились в ранней Вселенной. Эти филаменты были созданы из видимой и темной материи и дали начало первым Галактикам, когда первородное вещество попадало в, так называемые, " гравитационные ямы".
Расчеты показывают, что газовые филаменты должны были сохраниться и после формирования галактик, образуя крупномасштабную «сеть Вселенной». До сих пор, однако, эти фрагменты этой сети рассмотреть не удавалось.
Облака межгалактического газа, состоящие в основном из водорода, ученым удавалось заснять и ранее. Такие облака, однако, всегда имели гораздо более позднее происхождение: их вещество было «вытянуто» за счет гравитации из галактик галактиками-соседями. Такой механизм не может объяснить появление подсвеченного UM 287 облака из-за его слишком большого размера и массы.
Сначала астрономы обнаружили "чистые" облака молекулярного водорода в ранней Вселенной, в которых отсутствуют значительные примеси тяжелых элементов, предсказанные теорией химической эволюции галактик, и опубликовали свои выводы в статье в журнале Science.
Ученые полагают, что их открытие может потребовать пересмотра существующих теорий "металлизации" Вселенной - вполне возможно, что сверхновые распыляли тяжелые элементы не так эффективно, как считалось ранее.
"Астрономы потратили многие десятилетия на поиск хотя бы одного объекта во Вселенной, в котором не было бы металлов. Несмотря на все усилия, мы наталкивались на барьер в 1 тысячную доли металлов, которая содержится в нашем Солнце. Обнаруженные облака первичного газа содержат в десятки раз меньше металлов и являются самым "чистым" объектом в известной Вселенной", - заявил один из участников группы Ксавье Прочаска (Xavier Prochaska) из университета штата Калифорния в городе Санта-Круз (США).
Группа астрономов под руководством Мишеля Фумагалли (Michele Fumagalli) из университета штата Калифорния в городе Санта-Круз (США) обнаружили облака "чистого" первичного газа, изучая свечение квазаров J113418.96+574204.6 и Q0956+122 при помощи спектрометра HIRES на первом телескопе гавайской обсерватории имени Кека.
Ученые проанализировали спектр излучения этих объектов и обнаружили, что на своем пути свет квазаров повстречал облака молекулярного газа с красным смещением 3,41 и 3,21, что соответствует расстоянию в 11,8 и 11,6 миллиарда световых лет.
По расчетам ученых, эти облака состояли из молекул "обычного" водорода и микроскопических количеств "тяжелого" дейтерия, а линии поглощения более тяжелых элементов отсутствовали. Астрономы рассчитали степень ионизации этих "зародышей" звезд и оценили долю тяжелых элементов в их составе.
Доля металлов в первом облаке оказалась в тысячу раз ниже типичных значений для скоплений молекулярного газа, удаленных на 10 миллиардов лет от Земли и больше, а во втором - в 100 раз. Подобная концентрация металлов ассоциируется с так называемыми звездами популяции III, которые населяли первые галактики. На текущий момент ни одна такая звезда так и не была найдена учеными.
Соотношение водорода и дейтерия в этих облаках совпадает с теоретически предсказанными значениями, которые были вычислены при помощи данных о ранней Вселенной, полученных американским зондом WMAP.
С другой стороны, появление таких "чистых" облаков было относительной редкостью в эту эпоху, так как первые сверхновые должны были насытить металлами межзвездную и межгалактическую материю уже через 500 миллионов лет после Большого Взрыва.
Тем не менее, эти облака могли бы стать звездами из популяции III, так как их массы (около 420 тысяч - 6 миллионов солнечных) должно было хватить для зарождения звезды с исключительно водородным "топливом". Таким образом, первичные звезды могли возникнуть через два миллиарда лет после предполагаемого перехода от популяции III к популяции II.
Как считают астрономы, "чистые" облака свидетельствуют о разных темпах металлизации ранних галактик - в некоторых регионах этот процесс шел быстрее, чем в других. По всей видимости, этот процесс был крайне неэффективным и "металлизированная" материя сверхновых плохо смешивалась с первобытным водородом и гелием...
Ожидается, что Очень Большой Телескоп в Paranal Чили и Spectroscopic Explorer будет охотиться за облаками, окружающие квазары в более отдаленных местах Вселенной. А в обсерватории Keck запланировано детальное исследование газовых облаков вокруг квазаров, которые находятся ближе к Земле.
Команда астрономов во главе с Дэмиеном Хутсемекерсом (Damien Hutsemékers) из университета Льежа в Бельгии проследили за 93 квазарами при помощи инструмента FORS на «Очень большом телескопе» (VLT). Оказалось, что все эти квазары выстроены в космосе таким образом, что они формируют длинные нити протяжённостью в несколько миллиардов световых лет.
«Мы заметили странную вещь: некоторые из осей вращения квазаров были выровнены друг с другом, несмотря на то, что они разделены миллиардами световых лет», — рассказывает Хутсемекерс, ведущий автор нового исследования, в пресс-релизе Европейской южной обсерватории.
Учёные задались вопросом, могут ли оси вращения квазаров быть связаны не только друг с другом, но и с общей структурой Вселенной, какой она была в момент их формирования, то есть когда пространство-время было на 9 миллиардов лет моложе, чем сегодня.
Когда астрономы посмотрели на распределение галактик в масштабах миллиардов световых лет, то поняли, что все эти звёздные системы распределены неравномерно. Они образуют космическую паутину из нитей и сгустков вокруг огромных пустот, где галактики отсутствуют вовсе. Эта картина известна учёным как крупномасштабная структура Вселенной.
Результаты наблюдений, описанные в статье журнала Astronomy & Astrophysics, показали, что оси вращения квазаров, как правило, выстроены параллельно крупномасштабным структурам, в которых они находятся. Так, если квазары находятся внутри длинной нити, то направление вращения находящихся в её центре чёрных дыр будет располагаться вдоль этой нити. Исследователи подсчитали, что вероятность того, что подобное выравнивание являются простой случайностью, составляет менее 1%.
«Корреляция между ориентацией квазаров и структурой, к которой они принадлежат, является предсказанием численных моделей эволюции нашей Вселенной. Наши данные дают первое наблюдаемое подтверждение этой гипотезе в самых больших масштабах из доступных к анализу», — говорит соавтор исследования Доминик Слуз (Dominique Sluse), сотрудничающий с университетами Льежа и Бонна.
Учёные отмечают, что «струи» квазаров они наблюдали не напрямую. Вместо этого астрономы использовали измерения в поляризации света, исходящего от каждого квазара, и степень поляризации сигнала как раз и давала представление об угле наклона аккреционного диска чёрных дыр, а следовательно, направлении вращения ядер галактик.
Послесловие
Возможно астрономы обнаружили не просто фрагмент "космической паутины", а удалось зафиксировать момент, когда между квазарами в галактиках, произошла передача первородного вещества, при которой, естественно, происходит увеличение светимости, энергии.
Тогда получается, что в нашей Вселенной присутствует некое "уравновешивание" посредством "космической паутины" при ее дрейфе в МультиВселеной.
Композитное изображение NGC 6946. Снятый в радиодиапазоне холодный водород показан темнокрасным, «газопровод» виден в правой верхней части.
Изображение: WVU/NRAO/AUI/NSF/Caltech/Westerbork Synthesis Radio Telescope
Американские астрономы с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк обнаружили «межгалактический газопровод», по которому холодный водород поступает в галактику NGC 6946 от ее сателлитных звездных скоплений. Изображение опубликовано на сайте американской Национальной радиоастрономической обсерватории, исследование принято к печати в Astronomical Journal.
Галактика NGC 6946 расположена между созвездиями Лебедя и Цефея и удалена от Земли на 22 миллиона световых лет. Как показали ранние исследования, ее звездное ядро окружено большим гало водорода, характерным для галактик спирального типа.
Новое исследование показало, что между NGC 6946 и соседними галактиками (на изображении они видны справа), за пределами гало, существует поток холодного, и из-за этого практически незаметного водорода. Обнаружить газовый поток стало возможным из-за высокой чувствительности телескопа Грин-Бэнк. Это крупнейший в мире радиотелескоп с параболической подвижной антенной, диаметр которой составляет 100 метров. Телескоп расположен в специальной радиотихой зоне в Западной Вирджинии.
По словам ученых, водородный «газопровод» позволяет объяснить высокий уровень образования новых звезд в галактике NGC 6946. Водород является топливом для происходящих в звездах реакций ядерного синтеза; в старых галактиках, где запасы водорода практически исчерпаны, новых звезд практически не образуется.
Потоки газа, соединяющие разные галактики, астрономам уже удавалось увидеть и ранее. Так, в середине 2012 года тот же телескоп Грин-Бэнк позволил зафиксировать наличие водородного мостика между галактикой Андромеды и галактикой Треугольника.
Астрономы обнаружили крупнейшее диффузное газовое облако во Вселенной.