До сих пор астрономы задавались вопросом, почему эти огромные газовые облака светят так ярко. Ответ, по крайней мере, в этом примере, заключается в том, что две галактики в центре капли подвергаются яростному звездообразованию и освещают свое окружение.
Эти большие галактики, которым суждено со временем слиться в единую эллиптическую галактику, находятся посреди роя меньших галактик. Это, по-видимому, ранняя фаза формирования массивного скопления галактик.Лайман-альфа-капли (ЛАБ) — это гигантские облака газообразного водорода, которые могут охватывать сотни тысяч световых лет и находятся на очень больших космических расстояниях. Название отражает характерную длину волны ультрафиолетового света, которую они излучают, известную как излучение Лаймана-альфа.
С момента их открытия процессы, приводящие к возникновению LAB, были астрономической загадкой. Новые наблюдения с ALMA теперь прояснили тайну.
Одной из крупнейших известных и наиболее тщательно изученных капель Lyman-alpha является SSA22-Lyman-alpha blob 1 или LAB-1. Расположенный в ядре огромного скопления галактик на ранних стадиях формирования, это был самый первый подобный объект, который был обнаружен — в 2000 году — и расположен так далеко, что его свету потребовалось около 11,5 миллиардов лет, чтобы достичь. нас.
Команда астрономов во главе с Джимом Гичем из Центра астрофизических исследований Университета Хартфордшира, Великобритания, теперь использовала беспрецедентную способность ALMA наблюдать свет от холодных пылевых облаков в далеких галактиках, чтобы глубоко заглянуть в LAB-1. Это позволило им точно определить и разрешить несколько источников субмиллиметрового излучения.
Затем астрономы объединили изображения ALMA с наблюдениями прибора Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), установленного на Очень большом телескопе ESO (VLT), который отображает свет Лайман-альфа. Это показало, что источники ALMA расположены в самом сердце Лайман-альфа-капли, где они образуют звезды со скоростью, более чем в 100 раз превышающей скорость Млечного Пути.
Получение глубоких изображений с помощью космического телескопа Хаббл НАСА / ЕКА и спектроскопия в обсерватории У. М. Кека также показали, что источники ALMA окружены многочисленными слабыми галактиками-компаньонами, которые могут бомбардировать центральные источники ALMA веществом, что способствует их высокой скорости звездообразования.Затем команда обратилась к сложному моделированию формирования галактик, известному как обратная связь в реалистичной среде (FIRE), чтобы продемонстрировать, что гигантское светящееся облако излучения Лайман-альфа можно объяснить, если ультрафиолетовый свет, производимый звездообразованием в источниках ALMA, рассеивается. от окружающего газообразного водорода. Это привело бы к появлению Лайман-альфа-капли, которую мы видим.Джим Гич, ведущий автор нового исследования, принятого для публикации в Astrophysical Journal, объясняет: «Представьте себе уличный фонарь в туманную ночь — вы видите диффузное свечение, потому что свет рассеивается крошечными капельками воды.
Происходит то же самое. здесь, за исключением уличного фонаря, это галактика, интенсивно формирующая звезды, а туман — огромное облако межгалактического газа. Галактики освещают свое окружение ».Понимание того, как образуются и эволюционируют галактики, — сложная задача.
Астрономы считают, что капли Лаймана-альфа важны, потому что они кажутся местами, где образуются самые массивные галактики во Вселенной. В частности, расширенное свечение Лайман-альфа дает информацию о том, что происходит в первичных газовых облаках, окружающих молодые галактики, — области, которую очень сложно изучать, но очень важно понять.
«Обнаружение галактик, окутанных LAB-1, не только решило давнюю проблему свечения газового облака», — сказала Десика Нараянан из Хаверфордского колледжа в Пенсильвании и соавтор статьи. «Это дало редкую возможность увидеть, как молодые растущие галактики вели себя, когда Вселенная была еще совсем молодой».Джим Гич заключает: «Что захватывает в этих каплях, так это то, что мы получаем редкое представление о том, что происходит вокруг этих молодых, растущих галактик.
В течение долгого времени происхождение расширенного света Лайман-альфа было спорным. Но с комбинацией Благодаря новым наблюдениям и ультрасовременному моделированию, мы думаем, что разгадали загадку 15-летней давности: Lyman-alpha Blob-1 — это место формирования массивной эллиптической галактики, которая однажды станет сердцем гигантского скопления. Мы видим снимок сборки этой галактики 11,5 миллиардов лет назад ».