Хаббл сделал удивительную находку в ранней Вселенной

Европейская команда астрономов не нашла свидетельств о первом поколении звезд - населении III, в то время, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет.

Исследование самых первых галактик остается серьезной проблемой современной астрономии. Неизвестно, когда и как образовались первые звезды и галактики во Вселенной. Ответы на эти вопросы могут быть получены с помощью космического телескопа Хаббл. Он позволяет астрономам смотреть на Вселенную, когда прошло всего 500 миллионов лет после Большого взрыва.

Рахана Бхатавдекар и группа исследователей из Европейского космического агентства приступила к изучению первого поколения звезд в ранней Вселенной. Звезды населения III состоят из материала, появившегося в результате Большого взрыва - исключительно из водорода, гелия и лития, единственных элементов, которые существовали до того, как процессы в ядрах этих звезд создали более тяжелые элементы - кислород, азот, углерод и железо.

Команда Бхатавдекар исследовала раннюю Вселенную от 500 миллионов до 1 миллиарда лет после Большого взрыва, изучая кластер MACSJ0416 с помощью телескопа Хаббл, используя данные от телескопа Спитцер НАСА и Очень Большого Телескопа). «Мы не нашли никаких доказательств, что в этом космическом временном интервале существовали звезды населения III», - сказала Бхатавдекар.

Результат был достигнут с помощью Широкоугольной камеры 3 (WFC3) и Широкоугольной и планетарной камеры 2 (ACS) космического телескопа Хаббл в рамках программы Frontier Fields. В ходе этой программы в период с 2012 по 2017 год наблюдались 6 далеких скоплений галактик, что позволило получить самые подробные наблюдения скоплений галактик и расположенных за ними галактик, которые были увеличены эффектом гравитационного линзирования, обнаруживая галактики в 10-100 раз слабее, наблюдавшихся ранее. Масса скоплений галактик переднего плана достаточно велики, чтобы изгибать и увеличивать свет от более отдаленных объектов позади них. Это позволяет Хабблу использовать их для изучения объектов, которые выходят за границы его эксплуатационных возможностей.

Ученые разработали новую технику, которая удаляет свет от ярких галактик переднего плана, гравитационных линз. Это позволило обнаружить галактики с более низкими массами, чем ранее наблюдались Хабблом, на расстоянии, когда Вселенной было менее миллиарда лет. На данный момент в космическом времени отсутствие доказательств экзотических звездных популяций и идентификации многих галактик малой массы подтверждает предположение, что эти галактики были наиболее вероятными кандидатами для повторной ионизации Вселенной. В период реионизации ранней Вселенной нейтральная межгалактическая среда была ионизирована первыми звездами и галактиками.

«Эти результаты имеют глубокие астрофизические последствия, поскольку показывают, что галактики должны были сформироваться намного раньше, чем мы думали», - сказала Бхатавдекар. «Они также поддерживают идею, что малые массой/слабые галактики в ранней Вселенной ответственны за реионизацию».

Эти результаты также свидетельствуют о том, что самое раннее образование звезд и галактик произошло намного раньше, чем это может быть исследовано с помощью космического телескопа Хаббл. Это оставляет захватывающую область дальнейших исследований для космического телескопа Джеймса Уэбба для изучения самых ранних галактик Вселенной.