Телескоп ALMA виявив екстремально далеке злиття галактик в епоху реіонізації.

Астрономи відкрили найбільш віддалений і, отже, найбільш ранній приклад злиття галактик. Об'єкти знаходяться на червоному зсуві 7,15, що в стандартній космології відповідає часу життя Всесвіту приблизно в 750 мільйонів років. Відкриття вдалося зробити завдяки спостереженню пилу, а також ліній кисню і вуглецю за допомогою обсерваторії ALMA, пишуть автори в журналі Publications of the Astronomical Society of Japan, інформує Ukr.Media.

Більшість галактик у Всесвіті протягом своєї еволюції стикаються і зливаються з іншими подібними об'єктами. Однак через надзвичайно великі відстані зірки, зазвичай, проходять на значному віддаленні одна від одної. Однак, міжзоряні хмари газу і пилу виявляються обурені мінливим гравітаційним потенціалом і змішанням. У них можуть виникати нові рухи та конденсації, що стимулює процес виникнення нових світил, тому взаємодії галактик зазвичай приводять до спалаху зореутворення, що можна помітити за спектром об'єктів.

Видимі властивості найбільш далеких об'єктів можуть бути модифіковані міжгалактичним середовищем, параметри якого змінювалися в ранні епохи. Після охолодження первинної речовини та появи реліктового випромінювання основна маса звичайної матерії представляла атомарний водень. Однак поява світла перших випромінюючих об'єктів, таких як зірки покоління III і квазари, знову почала перетворювати нейтральний водень у іонізованний. Цей процес, званий реіонізацією, проходив на червоних зміщеннях приблизно від 15 до 6.

Екстремально далекі галактики можна виділити за ефектом Гана — Петерсона (відсутність випромінювання на частотах вище певної). Цей феномен пов'язаний з тим, що до реіонізації міжгалактичне середовище було заповнене нейтральним воднем, який дуже ефективно поглинає будь-яке випромінювання в лінії 912 ангстрем, відповідне іонізації електрона з основного стану, і вище нього. Через розширення Всесвіту, що спостерігається сьогодні, випромінювання виявляється зрушене в більш довгохвильову область, тому на основі граничної частоти можна визначити червоне зміщення випромінюючого об'єкта.

Ефект Гана — Петерсона дозволив виділити чимало надзвичайно ранніх галактик на червоному зсуві більше ніж 7, але їх детальне дослідження зазвичай неможливо через дуже низьку яскравість. Проте, епоха реіонізації представляє окремий інтерес в контексті еволюції галактик, адже в цей час мало відбуватися активне зростання і злиття таких об'єктів, які в той час переважно складалися із незбагаченого важкими елементами водню.

Такуя Хасімото (Takuya Hashimoto) з японського Університету Васеда і його колеги опублікували результати спектроскопічного дослідження екстремально далекого об'єкта B14-65666 за допомогою масиву телескопів ALMA. Раніше проводив спостереження орбітальний телескоп «Габбл», який зміг розгледіти дві окремі плями ультрафіолетового випромінювання у спочиваючій системі координат, а дані ALMA дозволили виявити лінії іонізованого вуглецю і кисню (CII 158 µm і OIII 88 µm) і безперервного випромінювання пилу в двох спектральних смугах.

Висока роздільна здатність ALMA допомогла виявити дві окремі області випромінювання в лініях, які відповідають раніше знайденим «Габблом», причому їх спектральні центри зрушені один щодо одного, що автори інтерпретують як зміщення через ефект Доплера при русі зі швидкістю близько 200 кілометрів у секунду. Світність в лініях виявилася надзвичайно високою, рекордною для галактик на червоному зсуві більше ніж 6. Також вдалося оцінити сумарну світність пилу і її температуру, яка виявилася на рівні 50-60 кельвін.

Скориставшись усіма наявними спектральними даними, автори провели моделювання зоряного населення і темпу зореутворення. Виявилося, що в цьому об'єкті зірки з масою приблизно відповідають 10 відсотками зірок Чумацького Шляху, проте зореутворення виявилося надзвичайно інтенсивним, близько 200 мас Сонця на рік (в Чумацькому Шляху ця величина оцінюється на рівні однієї маси Сонця в рік). Разом ця інформація вказує, що B14-65666 — це дві галактики, які зливаються, у яких через взаємодію з величезною швидкістю утворюються нові зірки, що робить цей об'єкт найдальшим прикладом злиття.