Эти облака нейтрального диффузного газа, известные как системы Damped Lyman-α (DLA), все еще можно наблюдать сегодня, но это непросто.
Астрономы использовали галактику как гигантское увеличительное стекло, чтобы заглянуть в галактические ясли в сердце молодой Вселенной, пишет dailymail.co.uk.
«Космический телескоп» дал им первое подробное изображение огромных газовых облаков, которые медленно конденсировались, чтобы способствовать формированию звезд и галактик вскоре после Большого взрыва.
Эти облака нейтрального диффузного газа, известные как системы Damped Lyman-α (DLA), все еще можно наблюдать сегодня, но это непросто.
Чтобы наблюдать за ними, международной группе исследователей пришлось использовать уникальный новый инструмент в сочетании с мощным телескопом и небольшой помощью природы.
«DLA имеют решающее значение для понимания того, как образовались галактики, но традиционно их чрезвычайно трудно наблюдать», — сказал автор исследования профессор Джефф Кук из Технологического университета Суинберна в Австралии.
«Используя мощные возможности обсерватории В. М. Кека, некоторые случайные выравнивания галактик и общую теорию относительности Эйнштейна, мы можем наблюдать и изучать эти чрезвычайно важные объекты совершенно по-новому, что дает нам представление о том, как звезды и планеты вокруг мы были сформированы.
Ранее астрофизики использовали квазары — сверхмассивные черные дыры, излучающие свет — в качестве «подсветки» для обнаружения облаков DLA.
Хотя этот метод позволяет ученым точно определить местоположение DLA, свет от квазаров действует только как маленькие шампуры через массивное облако, что затрудняет измерения их общего размера и массы.
Новое исследование нашло способ обойти проблему, используя галактику с гравитационной линзой и спектроскопию интегрального поля для наблюдения за двумя DLA — и галактиками-хозяевами внутри — которые сформировались около 11 миллиардов лет назад, вскоре после Большого взрыва.
Интегральная спектроскопия поля позволяет, например, одновременно измерять спектры многих положений в галактике.
«Галактики с гравитационными линзами — это галактики, которые кажутся растянутыми и ярче», — сказал коллега-автор Ронгмон Бордолой, доцент кафедры физики в Университете штата Северная Каролина.
«Это потому, что перед галактикой находится гравитационно-массивная структура, которая искривляет исходящий от нее свет, когда он движется к нам.
«Итак, мы в конечном итоге смотрим на расширенную версию объекта — это похоже на использование космического телескопа, который увеличивает увеличение и дает нам лучшую визуализацию».
Искривление и увеличение света галактики обусловлено общей теорией относительности.
Бордолой добавил: «Преимущество этого двоякое: во-первых, фоновый объект простирается по всему небу и яркий, поэтому можно легко снимать показания спектра на разных частях объекта.
«Во-вторых, поскольку линзирование расширяет объект, вы можете исследовать очень маленькие масштабы. Например, если размер объекта составляет один световой год в поперечнике, мы можем изучать небольшие фрагменты с очень высокой точностью».
Эксперты говорят, что DLA не только чрезвычайно важны, но и огромны.
Их диаметр превышает 17,4 килопарсека, что составляет более двух третей размера сегодняшней галактики Млечный Путь.
Свету потребовалось бы более 50 000 лет, чтобы пересечь каждую из них.
После Большого взрыва DLA служили галактическими питомниками, способствуя формированию галактик, состоящих из звезд и газа.
Но наблюдать за ними было сложно, поскольку они состоят преимущественно из водорода, который не светится и не светится.
Считывание спектра позволяет астрофизикам «видеть» элементы в глубоком космосе по их атомным сигнатурам, которые не видны на изображениях.
Это помогает понять размер газа, его движение и элементный состав DLA.
Как правило, сбор показаний является длительным и кропотливым процессом. Но команда решила проблему, выполнив спектроскопию интегрального поля с помощью Keck Cosmic Web Imager, который может одновременно собирать спектры по многим частям DLA.
Это новшество в сочетании с растянутой и яркой фоновой галактикой с гравитационными линзами позволило исследователям нанести на карту диффузный газ в двух DLA.
«Используя новейшие технологии в Кеке и немного удачи в выравнивании галактик с гравитационными линзами, мы получили более полное представление о работе нашей Вселенной, чем когда-либо прежде», — сказал профессор Кук.