ELAN — это огромные сгустки газа, окружающие галактики в межгалактической среде. Считается, что они являются частями сети волокон, соединяющих галактики в огромной космической паутине. Ранее открытые ELAN, вероятно, освещаются интенсивным излучением квазаров, но неясно, что заставляет водородный газ в недавно обнаруженной туманности испускать излучение Лаймана-альфа (характерная длина волны света, поглощаемого и испускаемого атомами водорода).
Недавно обнаруженная туманность была обнаружена на расстоянии 10 миллиардов световых лет в центре области с необычайной концентрацией галактик. Исследователи обнаружили эту огромную сверхплотность ранних галактик, названную «протокластером», в ходе нового исследовательского проекта, возглавляемого Чжэн Цаем, научным сотрудником Хаббла в Калифорнийском университете в Санта-Круз.
«Наше исследование не было попыткой найти туманности. Мы ищем наиболее плотные среды в ранней Вселенной, большие города с множеством галактик», — сказал Цай. «Мы нашли эту огромную туманность в центре протокластера, около максимальной плотности».Цай — первый автор статьи об открытии, принятой для публикации в Astrophysical Journal. Его исследовательский проект называется «Картирование самых больших сверхплотностей через водород» (MAMMOTH), а недавно открытый ELAN известен как MAMMOTH-1.
Соавтор J. Xavier Prochaska, профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Крус, сказал, что ранее открытые ELAN были обнаружены в обзорах квазаров. В этих случаях интенсивное излучение квазара освещало водородный газ в туманности, заставляя его испускать излучение Лайман-альфа.
Команда Прочаски обнаружила первую ELAN, получившую название «Туманность Слизня», в 2014 году. MAMMOTH-1 — первая туманность, не связанная с видимым квазаром, сказал он.«Она очень яркая и, вероятно, больше, чем туманность Слизняк, но больше ничего не видно, кроме слабого пятна галактики.
Так что это чрезвычайно энергетическое явление без очевидного источника энергии», — сказала Прочаска.По его словам, столь же впечатляющим является огромный протокластер, в котором он находится.
Протокластеры являются предшественниками скоплений галактик, которые состоят из сотен и тысяч галактик, связанных вместе гравитацией. Поскольку протокластеры разбросаны по гораздо большей площади неба, их намного труднее найти, чем скопления галактик.Протокластер, в котором находится туманность MAMMOTH-1, массивен, с необычно высокой концентрацией галактик на площади около 50 миллионов световых лет в поперечнике.
Поскольку это так далеко (10 миллиардов световых лет), астрономы фактически оглядываются назад во времени, чтобы увидеть протокластер таким, каким оно было 10 миллиардов лет назад, или примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва, во время пиковой эпохи формирования галактик. . По словам Прочаски, после эволюции еще на 10 миллиардов лет это протокластер станет зрелым скоплением галактик, возможно, всего в один миллион световых лет в поперечнике.Стандартная космологическая модель формирования структуры во Вселенной предсказывает, что галактики заключены в космической паутине материи, большая часть которой — невидимая темная материя. Газ, который коллапсирует, образуя галактики и звезды, отслеживает распределение темной материи и выходит за пределы галактик вдоль волокон космической паутины. По словам Цая, туманность MAMMOTH-1 имеет нитевидную структуру, которая соответствует распределению галактик в крупномасштабной структуре протокластера, подтверждая идею о том, что ELAN являются освещенными сегментами космической сети.
«Из распределения галактик мы можем сделать вывод, где находятся волокна космической паутины, и туманность идеально совмещена с этой структурой», — сказал он.Цай и его соавторы рассмотрели несколько возможных механизмов, которые могли приводить в действие излучение Лайман-альфа из туманности. Наиболее вероятные объяснения связаны с излучением или истечениями активного ядра галактики (AGN), которое сильно закрыто пылью, так что можно увидеть только слабый источник, связанный с туманностью.
AGN питается от сверхмассивной черной дыры, активно питающейся газом в центре галактики, и обычно это чрезвычайно яркий источник света (квазары являются наиболее яркими AGN в видимом свете).Интенсивное излучение от AGN может ионизировать газ вокруг него (так называемая фотоионизация), и это может быть одним из механизмов, работающих в MAMMOTH-1. Когда ионизированный водород в туманности рекомбинирует, он испускает излучение Лаймана-альфа.
Другой возможный механизм, приводящий в действие эмиссию Лайман-альфа, — это ударный нагрев за счет мощного истечения газа из АЯГ.Исследователи описали несколько линий доказательств, подтверждающих существование скрытого АЯГ, возбуждающего туманность, включая динамику газа и выбросы других элементов, помимо водорода, особенно гелия и углерода.«У него есть все признаки АЯГ, но мы ничего не видим на наших оптических изображениях.
Я полагаю, что есть квазар, который настолько закрыт пылью, что скрыта большая часть его света», — сказал Прочаска.