Почему исследования далеких галактик не видят 90% своих целей

Пресс-релиз Европейской Южной Обсерватории

24 марта 2010 года

Астрономы давно знают, что во время исследований очень далекой Вселенной, большая часть света просто ускользает от наблюдений. Теперь, благодаря исключительно глубокому исследованию с использованием двух из четырех телескопов ОБТ, астрономы смогли найти значительную часть ранее не видимых галактик, свет от которых шел к нам более 10 млрд лет. Исследование также помогло найти самые тусклые галактики, которые когда-либо видели на ранних стадиях эволюции Вселенной.

Для определения количества звезд ранней Вселенной астрономы часто используют такую характеристику как спектральную линию водорода альфа Лаймановской серии. И все время существовали подозрения, что многие далекие галактики остаются незамеченными для исследователей. Новая работа ОБТ показывает, что это именно так и есть. Большая часть света, излучаемого в Лаймановской альфа-серии, захватывается галактиками и поэтому не видна.

Чтобы определить, сколько же теряется света, Мэтью Хэйес (Matthew Hayes), руководитель исследования, и его команда, использовали камеру FORS на ОБТ вместе с узкополостным фильтром для измерения света в Лаймановской альфа-серии по стандартной методике подобных иссследований. Затем, используя новую камеру HAWK-I на другом телескопе ОБТ, они исследовали ту же область на небе (южное поле GOODS) в других лучах - в линии водорода H-alpha, фокусируясь на галактиках, свет которых путешествовал в пространстве 10 млрд лет (красное смещение 2.2).

“Впервые мы наблюдали участок неба на двух отдельных длинах волн так глубоко,” говорит участник команды Гёран Ёстлин (Göran Östlin). Исследование было исключительно глубоким, открыв некоторые из очень тусклых галактик ранней Вселенной, и поэтому астрономы смогли заключить, что обычные исследования с использованием серии Лаймана-альфа, видят только небольшую часть производимого света, поскольку большинство фотонов этой линии разрушаются при взаимодействии с межзвездными облаками пыли и газа. И этот эффект значительно больше для линий серии Лаймана-альфа, чем для линии водорода-альфа. В результате до 90% галактик просто не обнаруживается. Хейес говорит: "если мы видим десять галактик, там на самом деле должно быть сто”.

Различные методы наблюдений показывают только определенную часть полной картины Вселенной. Результат этого наблюдения стал предупреждением космологам, что при изучении первых галактик формирующихся в ранней Вселенной можно полагаться на линии Лаймановской-альфа серии. “Теперь, когда мы знаем, сколько света мы не регистрируем, мы можем построить более точную картину и лучше понимать, как быстро формировались звезды в разные периоды жизни Вселенной,” говорит соавтор исследования Мигель Мас-Хессе (Miguel Mas-Hesse).

Этот научный прорыв стал возможным только при использовании уникальной камеры. HAWK-I, увидевшая первый свет в 2007 году - это прибор на грани науки и искусства. “Существует всего несколько камер с таким широким полем зрения, как у HAWK-I, и все они на телескопах, в два раза меньших ОБТ. Поэтому, только сочетание ОБТ/HAWK-I, на самом деле, способно эффективно находить такие тусклые галактики на таких расстояниях,” говорит участник команды Дэниел Шарер (Daniel Schaerer).