Астрофизики изучают первичные газы, чтобы понять, как рождаются галактики

Изучать Вселенную непросто не только из-за огромных расстояний. Если вы хотите изучить галактические ясли, где формируются звезды и галактики, вам часто придется смотреть на области Вселенной, где нет видимого света из-за вышеупомянутого отсутствия звезд.

Астрофизики компенсируют это, используя спектроскопию, которая позволяет им «видеть» не только длины волн света, невидимые невооруженным глазом, но и обнаруживать энергию в диапазоне от радиоволн до гамма-волн. Таким образом, они могут анализировать содержание очень далеких космических явлений.

в последние дни природа В исследовании астрофизик из штата Северная Каролина Ронгмон Бордолой был частью команды, обнаружившей «первичные газы», ​​обнаруженные далеко от любых галактик. Обнаружив и изучив состав этих газов, команда надеется раскрыть больше тайн того, как рождаются галактики и из чего они состоят на самом фундаментальном уровне.

Бордолой побеседовал с The Abstract, чтобы ответить на несколько вопросов о последнем исследовании.

Аннотация: В своей статье вы видели «первичные газы», ​​выходящие из вновь образовавшихся галактик. Что это были за первичные газы? Сколько их было и как вы с ними познакомились?

Бордолой: Мы обнаружили два скопления первичного газа в сотнях тысяч световых лет от ближайших галактик. Эти «сгустки» представляют собой облака нейтрального атомарного газа, довольно компактные по размеру по сравнению с галактикой; Они в 10 раз меньше, чем обычная галактика.

Мы идентифицировали их с помощью радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array), большого массива радиотелескопов, расположенного в пустыне Атакама в Чили. Мы обнаружили запрещенный переход одного ионизированного атома углерода, который создает специфическую спектральную характеристику. Эта сигнатура указывает на то, что сигнал исходит от газового облака высокой плотности.

Эта спектральная характеристика в сочетании с отсутствием «видимых» звезд, когда мы видели ту же область с помощью космического телескопа Хаббла, означает, что в этой области присутствовало первичное газовое облако/галактика.

Амер: Как образуются эти газы?

Бордолой: Хороший вопрос. Как образуются эти облака, до сих пор остается загадкой. Эти облака обнаруживаются, как я показал выше, путем нахождения запрещенного излучения углерода в инфракрасном свете. Но он не излучает ни оптического, ни ультрафиолетового света (который мы можем обнаружить), что указывает на то, что в этих облаках нет звезд.

Одна из гипотез состоит в том, что эти плотные облака образуются, когда газ охлаждается из межгалактической среды (великой космической паутины, где находится большинство барионов в ранней Вселенной). С другой стороны, они могли образоваться из плотных облаков газа, взволнованных мощным излучением галактик.

Амер: Играют ли эти первичные газовые облака какую-то роль в формировании новых галактик? Если да, то как?

Бордолой: Да, они будут играть роль в формировании галактик. Притяжение гравитации означает, что эти облака в конечном итоге попадут в галактики и сформируют звезды, тем самым увеличив массу галактик. На самом деле это один из основных каналов (падение газа на галактики), по которому галактики вырастают из относительно небольших галактик в ранней Вселенной в массивную галактику, подобную сегодняшнему Млечному Пути.

Амер: Что это открытие говорит нам о ранней Вселенной?

Бордолой: Эти первичные газовые облака обнаружены рядом с несколькими другими галактиками, а пространство между ними заполнено горячей плазмой (100 000 градусов по Кельвину), которую мы также обнаружили. Это открытие указывает на то, что в ранней Вселенной было много химических смешений газа. Например, сверхновые звезды в ранних галактиках могут выбрасывать большую часть ионизированной плазмы из этих галактик, которая в конечном итоге стечет обратно в галактики и сформирует следующее поколение звезд. Таким образом, ранняя Вселенная представляет собой действительно динамичную среду — своего рода космическую машину по переработке обогащенного газа, и эта «машина» в конечном итоге создает сложные атомы и молекулы, доступные сегодня в нашей Солнечной системе.

Амер: Как вы думаете, что самое интересное в этом открытии?

Бордолой: Открытие этих облаков чистого газа было совершенно неожиданным и заставило нас задуматься о том, как такие первичные газовые облака вообще существовали. Обратите внимание, что этот проект возможен только потому, что мы можем комбинировать наблюдения из космоса (изображения космического телескопа Хаббла), наземную спектроскопию и наблюдения Земли на субмиллиметровой глубине (с помощью ALMA).

Возможность проведения таких многоволновых исследований является одним из уникальных аспектов этого проекта, результатом которого стала действительно неожиданная и захватывающая наука. Для меня синергия объединения всех ресурсов и диапазонов длин волн для проведения согласованного научного эксперимента является действительно удивительным аспектом этой работы.