Обнаружена самая далёкая галактика

Совместными усилиями космические телескопы «Хаббл» и «Спитцер» (при помощи природных «линз») установили рекорд поиска наиболее удалённой галактики. MACS0647-JD существовала, когда Вселенной было всего 420 млн лет (3% её нынешнего возраста). До объекта — 13,3 млрд световых лет.

Открытие сделала международная группа CLASH (Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble), возглавляемая Марком Постменом из Института космического телескопа (США). Коллаборация использует массивные скопления галактик в качестве своего рода естественных космических телескопов для усиления света далёких галактик за ними. Метод носит название гравитационного линзирования.

На своём долгом пути (примерно через 8 млрд лет после рождения) свет MACS0647-JD делает крюк, обходя несколькими дорогами массивное скопление галактик MACS J0647+7015. Без увеличивающей силы этого кластера астрономы ничего не увидели бы, а тут — сразу три изображения, полученные «Хабблом», на которых свет далёкой галактики ярче в восемь, семь и два раза.

MACS0647-JD настолько мала, что, по-видимому, астрономы увидели только первые шаги формирования большой галактики. Анализ показывает, что диаметр объекта менее 600 световых лет, тогда как типичный размер галактик такого возраста — около 2 тыс. световых лет. Для сравнения: карликовая галактика Большое Магелланово Облако имеет 14 тыс. световых лет в поперечнике, а Млечный Путь — 150 тыс. «Возможно, это один из многочисленных строительных блоков, — говорит ведущий автор исследования Дэн Коу из Института космического телескопа. — В течение последующих 13 млрд лет он пережил десятки, сотни или даже тысячи столкновений с другими галактиками и галактическими фрагментами».

Объект наблюдался с помощью 17 фильтров, охватывающих диапазон от ближней ультрафиолетовой до ближней инфракрасной части спектра. Г-н Коу обнаружил галактику в феврале, когда рылся в каталоге нескольких тысяч объектов гравитационного линзирования, найденных «Хабблом» за 17 исследований, проведённых CLASH. MACS0647-JD появлялась лишь в двух самых красных фильтрах.

CLASH выделила несколько изображений восьми галактик, линзированных вышеназванным кластером. Их расположение позволило учёным составить карту распределения массы скопления, состоящего в основном из тёмной материи. Надо было «организовать» массу в кластере так, чтобы она отражала свет каждой галактики в наблюдаемую позицию. Это привело к трём линзированным изображениям MACS0647-JD в тех позициях и с той относительной яркостью, которые совпали с наблюдениями «Хаббла».

В течение нескольких месяцев исследователи отсеивали альтернативные интерпретации объекта: красные звёзды, коричневые карлики, красные (старые и пыльные) галактики, которые могли оказаться между кластером и Землёй. Осталось только одно — эта очень далёкая галактика. Её красное смещение оценивается в 11, что является самым высоким показателем в истории астрономии.

Ключевую роль в анализе сыграли изображения галактики на более длинных волнах, полученные с помощью «Спитцера». Если объект красен сам по себе, на изображениях этого космического телескопа он должен получиться ярким. Однако галактика на них едва просматривалась, что свидетельствовало об огромном расстоянии.

Новый чемпион — вторая далёкая галактика, которая обнаружена проектом CLASH, занятым переписью 25 массивных галактических скоплений на различных длинах волн с помощью таких инструментов телескопа «Хаббл», как «Усовершенствованная обзорная камера» и «Широкоугольная камера-3». Недавно коллаборация объявила об открытии галактики, которая существовала, когда Вселенной было 490 млн лет от роду, то есть на 70 млн лет позже нынешнего рекордсмена. Пока выполнены наблюдения 20 кластеров из 25.

Учёные намерены поискать с помощью «Хаббла» и другие карликовые галактики той древней эпохи. Если они были многочисленны, то могли дать энергию для сжигания водородного тумана, покрывавшего Вселенную, — процесса реионизации, который сделал мироздание прозрачным для света.