Неожиданная химия раскрывает тайны космических звездных фабрик — Eurasia Review

Две галактики ранней Вселенной, содержащие высокопроизводительные звездные фабрики, были изучены группой ученых во главе с Технологическим университетом Чалмерса в Швеции. Используя мощные телескопы для разделения света галактик на отдельные цвета, ученые были поражены, обнаружив свет от множества различных молекул — больше, чем когда-либо прежде, на таких расстояниях. Исследователи полагают, что такие исследования могут революционизировать наше понимание жизни наиболее активных галактик, когда Вселенная была молодой.

Когда Вселенная была молодой, галактики сильно отличались от величественных спиральных галактик, встречающихся сегодня, которые наполнены нежно сияющими солнцами и разноцветными газовыми облаками. Новые звезды рождались со скоростью в сотни раз быстрее, чем нынешняя Вселенная. Но большая часть этого была скрыта за толстыми слоями пыли, поэтому раскрытие секретов этих звездных фабрик до сих пор является непростой задачей для ученых. Изучая самые далекие видимые галактики с помощью мощных телескопов, астрономы могут получить представление о том, как этим фабрикам удается создавать так много звезд.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Астрономия и астрофизикаКоманда учёных под руководством астронома Чалмерса Кантао Янга использовала телескопы NOEMA (Северная расширенная миллиметровая решетка) во Франции, чтобы узнать больше о том, как эти первые звездные фабрики могли производить так много звезд. Ян и его коллеги измерили свет от двух ярких галактик ранней Вселенной, одна из которых классифицируется как квазар, и обе имеют высокие темпы звездообразования.

«Мы знали, что эти галактики были удивительными звездными фабриками, возможно, одними из крупнейших, которые когда-либо видела Вселенная. Чтобы понять, как они работают, мы измерили их свет на длинах волн около одного миллиметра, надеясь собрать новые доказательства», — говорит Циньтао Ян. .

Драматическая химия в далеких галактиках интригует астрономов

Измерения оказались успешными, превзойдя ожидания ученых. В свете, который они зарегистрировали от обеих галактик, они идентифицировали следы разных типов молекул. Из глубины этих галактик свет разной длины излучается из облаков газа и пыли, где рождаются новые звезды.

«Это удивительный взрыв цветов в оттенках, которые человеческий глаз не может увидеть. Но объединив наши наблюдения с нашими знаниями физики и химии, мы можем понять, что означают цвета, и увидеть, какие различия существуют между разными галактиками». — объясняет Серджио Мартин, астроном Европейской южной обсерватории и Объединенной обсерватории ALMA в Чили, а также член исследовательской группы.

Анализируя спектр каждой галактики – отдельные цвета ее света – ученые смогли идентифицировать 13 молекул, многие из которых никогда раньше не наблюдались в таких далеких галактиках. Каждая молекула дает разные подсказки о температуре, давлении и плотности межзвездного пространства, а также о том, как взаимодействуют звездный свет, излучение и материя, предоставляя фундаментальную новую информацию о физических и химических условиях в этих галактиках.

«Интерпретация сигналов является сложной задачей. Мы видим часть электромагнитного спектра, которую трудно наблюдать в близлежащих галактиках. Но благодаря расширению Вселенной свет от таких далеких галактик, как эта, смещается в сторону более длинных волн, которые мы можем видеть с помощью телескопов». радиотелескопы, которые ведут наблюдения в субмиллиметровых масштабах».

Больше похоже на освещенный неоном город, чем на ночь под звездами.

Две галактики, которые изучала команда, находятся так далеко, что их свету требуется почти 13 миллиардов лет, чтобы достичь нас.

«Глядя на эти галактики, это не похоже на ночь под звездами, это похоже на вид города, освещенного неоновыми огнями», — говорит Сьюзен Аалто, астроном из Чалмерса и член команды.

Она объяснила, что астрономы привыкли фотографировать звездные фабрики в нашей галактике, такие как туманность Ориона и туманность Киля.

«В этих двух далеких галактиках мы вместо этого видим звездные фабрики, которые больше, ярче, заполнены пылью и во многом отличаются. Туманности Ориона и Киля сияют благодаря ультрафиолетовому свету, излучаемому горячими новорожденными звездами. В этих двух далеких галактиках «Ультрафиолетовое излучение не может пройти сквозь слои пыли. Вместо этого большая часть освещения создается космическими лучами, которые представляют собой частицы высокой энергии, которые могут создаваться при взрывах звезд или вблизи сверхмассивной черной дыры», — говорит Сьюзан Аалто.

Галактики ранней Вселенной теперь могут рассказывать свои истории

Хотя такие галактики, как эти две, редки, у ученых есть планы изучить их больше, используя как NOEMA, так и ее более крупный родственный телескоп. ALMA (Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы) В Чили. Оба телескопа чувствительны к свету с длиной волны около одного миллиметра.

«Наши результаты показывают, как NOEMA с ее широкополосными приемниками и мощным когерентным компьютером открыла новые возможности для изучения экстремальных галактик, таких как те, что находятся в северном небе. В южном полушарии повышение чувствительности широкополосной связи, запланированное ALMA, откроет еще более захватывающие перспективы. «Самые удивительные галактики ранней Вселенной наконец-то смогли рассказать свою историю через свои частицы», — говорит Пьер Кокс, астроном из CNRS и Университета Сорбонны во Франции.

Подробнее о результатах исследования

В межзвездном пространстве обнаружено более сотни различных молекул. В этом исследовании астрономы идентифицировали молекулы угарного газа (CO), цианорадикала (CN), этинильного радикала (CCH), цианистого водорода (HCN), формильного катиона (HCO+), изоцианида водорода (HNC) и угарного газа. (CS), вода (H₂O) ион гидроксония (H₃O+), оксид азота (NO) и диазилий (N).₂H+), метилиденовый радикал (CH) и циклопропинилиден (cC₃ЧАС₂). Многие из них (CH, CCH, cC₃ЧАС₂н₂Н+ и Н₃O+) никогда раньше не наблюдалась на таких больших расстояниях.

Две галактики в исследовании имеют каталожные номера. ПРО 08279+5255 И NCv1.143. Предыдущие исследования показали, что они настолько далеки, что их свет движется к нам примерно 13 миллиардов лет, что соответствует красному смещению 3,911 и 3,565 соответственно. Красное смещение означает, что расширение Вселенной расширяет свет от далеких галактик до более длинных волн, которые можно наблюдать с помощью радиотелескопов.

Несмотря на расстояние, галактики ярко светятся в радиодиапазоне. Их сигналы усиливаются благодаря скоплениям других галактик, расположенных на пути света — эффект, известный как гравитационное линзирование. Одна галактика, APM 08279+5255, также является квазаром — галактикой, центр которой ярко светится от радиоволн до рентгеновских лучей из-за вещества, вращающегося вокруг сверхмассивной черной дыры. NCv1.143 также может содержать центральную черную дыру.