Изображения галактик, увеличенные с помощью явления, называемого гравитационным линзированием, показывают запутанную паутину деформированных объектов, перемежаемых экзотическими узорами, такими как кольца и дуги. Странные формы в основном связаны с мощной гравитацией линзирующих галактик переднего плана, искажающей изображения галактик заднего плана. Необычные формы также могли образоваться в результате впечатляющих столкновений далеких массивных галактик в своего рода космическом дерби сноса.
«Мы сорвали джекпот гравитационных линз», — сказал ведущий исследователь Джеймс Лоуэнталь из Смит-колледжа в Нортгемптоне, штат Массачусетс. «Эти сверхсветящиеся, массивные галактики со вспышкой звездообразования очень редки. Гравитационное линзирование увеличивает их, так что вы можете видеть мелкие детали, которые иначе невозможно вообразить. Мы можем видеть детали размером порядка 100 световых лет или меньше в поперечнике. Мы хотим понять что движет этими монстрами, а гравитационное линзирование позволяет нам изучить их более подробно ».
Галактики пылают беглым звездообразованием, выкачивая более 10 000 новых звезд в год. Это необычно быстрое рождение звезд происходит на пике звездообразования во Вселенной более 8 миллиардов лет назад. Безумие рождения звезд создает много пыли, которая окутывает галактики, делая их слишком тусклыми, чтобы их можно было обнаружить в видимом свете.
Но они ярко светятся в инфракрасном свете, сияя яркостью от 10 до 100 триллионов солнц.Гравитационные линзы возникают, когда интенсивная гравитация массивной галактики или скопления галактик усиливает свет более слабых и удаленных фоновых источников. Предыдущие наблюдения галактик, обнаруженных в дальнем инфракрасном свете наземными и космическими обсерваториями, указали на гравитационное линзирование. Но острое видение Хаббла подтвердило подозрения исследователей.
Ловенталь представляет свои результаты 6 июня на заседании Американского астрономического общества в Остине, штат Техас.По данным исследовательской группы, во Вселенной существует всего несколько десятков этих ярких инфракрасных галактик, разбросанных по небу. Они проживают в необычно плотных областях космоса, которые каким-то образом спровоцировали быстрое звездообразование в ранней Вселенной.Галактики могут содержать ключ к разгадке того, как галактики образовались миллиарды лет назад. «О формировании звезд и галактик известно так много всего, — пояснил Ловенталь. «Нам нужно понимать крайние случаи, такие как эти галактики, а также средние случаи, такие как наш Млечный Путь, чтобы иметь полную историю о том, как происходят галактики и звездообразование».
Изучая эти странные галактики, астрономы сначала должны отделить линзирующие галактики переднего плана от сверхъярких галактик заднего плана. Увидеть этот эффект — все равно что смотреть на объекты на дне бассейна. Вода искажает ваш вид, так же как гравитация линзирующих галактик растягивает формы далеких галактик. «Нам необходимо понять природу и масштаб этих эффектов линзирования, чтобы правильно интерпретировать то, что мы видим в далекой, ранней Вселенной», — сказал Ловенталь. «Это относится не только к этим ярчайшим инфракрасным галактикам, но, вероятно, к большинству, а может быть, даже ко всем далеким галактикам».Команда Ловенталя завершила свой обзор 22 галактик с помощью телескопа Хаббла.
Международная группа астрономов впервые обнаружила галактики в дальнем инфракрасном свете, используя данные обзора космической обсерватории Planck Европейского космического агентства (ESA) и некоторые умные исследования. Затем команда сравнила эти источники с галактиками, обнаруженными в каталоге объектов дальнего инфракрасного диапазона космической обсерватории им.
Гершеля ЕКА, и с данными наземного радио, полученными с помощью Very Large Array в Нью-Мексико. Затем исследователи использовали Большой миллиметровый телескоп (LMT) в Мексике, чтобы измерить свои точные расстояния от Земли. На изображениях LMT в дальней инфракрасной области также было обнаружено несколько объектов, намекающих на то, что галактики подвергались гравитационному линзированию.Эти яркие объекты существовали между 8 и 11,5 миллиардами лет назад, когда Вселенная создавала звезды более энергично, чем сегодня.
Производство звезд в галактиках в 5000–10 000 раз выше, чем в нашем Млечном Пути. Однако сверхяркие галактики выбрасывают звезды, используя только то же количество газа, которое содержится в Млечном Пути.Итак, возникает насущный вопрос: что является движущей силой рождения потрясающей звезды? «В течение двух десятилетий мы знали, что некоторые из самых ярких галактик во Вселенной очень пыльные и массивные, и в них происходят вспышки звездообразования», — сказал Ловенталь. «Но их было очень трудно изучать, потому что пыль делает их практически невозможными для наблюдения в видимом свете.
Они также очень редки: они не появляются ни в одном из глубоких полевых исследований Хаббла. Они находятся в случайных частях света. небо, на которое раньше никто не смотрел в деталях.
Вот почему так важно обнаружить, что они линзированы гравитацией ".Эти галактики могут быть более яркими и более далекими родственниками сверхсветовых инфракрасных галактик (ULIRGS), массивных, покрытых пылью галактик со вспышками звездообразования, видимых в ближайшей Вселенной.
Звездообразующий эффект ULIRGS вызван слиянием двух спиральных галактик, что является одной из возможностей звездного бэби-бума у ??их более далеких родственников. Однако Ловенталь сказал, что компьютерное моделирование рождения и роста галактик показывает, что крупные слияния происходят в более позднюю эпоху, чем та, в которой наблюдаются эти галактики.
Другая идея всплеска звездообразования заключается в том, что много газа, материала, из которого состоят звезды, хлынет в далекие галактики. «Ранняя Вселенная была более плотной, поэтому, возможно, на галактики льется газ, или они питаются каким-то каналом или трубопроводом, который мы еще не выяснили», — сказал Ловенталь. «Вот с чем борются теоретики: как доставить весь газ в галактику достаточно быстро, чтобы это произошло?»Исследовательская группа планирует использовать Хаббл и обсерваторию Близнецов на Гавайях, чтобы попытаться различить галактики переднего и заднего плана, чтобы они могли начать анализ деталей блестящих галактик-монстров.
Телескопы будущего, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, инфракрасная обсерватория, запуск которой запланирован на 2018 год, будут измерять скорость звезд галактик, чтобы астрономы могли рассчитать массу этих сверхсветящихся объектов.«Небо покрыто всевозможными галактиками, включая те, которые светятся в дальнем инфракрасном свете», — сказал Ловенталь. «То, что мы видим здесь, — это верхушка айсберга: самая яркая из всех».