Партизаны вселенной: открытие скрытых галактик перевернет наше представление о космосе

Взглянув вглубь истории мироздания, астрономы, возможно, обнаружили группу "скрытых" галактик.

Если существование этой популяции космических объектов подтвердится, это открытие может помочь разгадать ряд фундаментальных загадок Вселенной и "фактически разрушить существующие модели количества галактик и их эволюции", как отмечают исследователи.

Эти потенциально обнаруженные галактики также могут стать ключевым элементом, объясняющим генерацию энергии во Вселенной, наблюдаемую в инфракрасном свете. Совокупное излучение предполагаемой новой популяции объектов было бы достаточным, чтобы полностью восполнить наблюдаемый энергетический бюджет Вселенной на этих длинных волнах, таким образом объясняя всю остальную энергетическую эмиссию.

Возможные свидетельства существования этих галактик были найдены благодаря анализу самого глубокого изображения Вселенной, когда-либо полученного в дальнем инфракрасном диапазоне. Этот уникальный снимок охватывает почти две тысячи далеких галактик и был создан группой ученых из STFC RAL Space и Имперского колледжа Лондона.

Доктор Крис Пирсон из STFC RAL Space, являющийся ведущим автором одной из двух научных работ по этому открытию, опубликованных в "Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества", прокомментировал, что данная работа довела возможности науки с помощью данных "Гершеля" до абсолютного предела. Он отметил, что исследование заглянуло далеко за горизонты обычно различимого и потенциально выявило совершенно новую популяцию галактик, которая вносит свой вклад в самое слабое излучение, регистрируемое нами во Вселенной.

Для создания объемного представления о Вселенной команда наложила друг на друга 141 отдельное изображение. Использовались данные, собранные прибором SPIRE на борту космической обсерватории "Гершель" Европейского космического агентства, функционировавшей с 2009 по 2013 год.

Результатом наблюдений Herschel-SPIRE стало так называемое "темное поле" — наиболее глубокое из всех изображений неба в дальнем инфракрасном диапазоне. Оно в пять раз глубже предыдущего рекордного наблюдения "Гершеля" и как минимум в два раза превосходит по глубине любой другой участок неба, изученный телескопами.

Путем наложения изображений астрономы смогли увидеть наиболее пыльные галактики, где происходит основная часть звездообразования в космосе. Этот метод также позволил им отследить зависимость количества галактик от их яркости и оценить вклад каждого объекта в общий энергетический баланс мироздания.

Однако, как пояснил Томас Варниш, аспирант Массачусетского технологического института (MIT) и ведущий автор второй статьи, полученное изображение оказалось настолько насыщенным объектами и глубоким, что отдельные галактики начали перекрываться, сливаясь и становясь неразличимыми. Это существенно затруднило прямое извлечение информации об индивидуальных объектах.

Варниш, проводивший большую часть своей исследовательской работы в рамках летней стажировки в Имперском колледже Лондона и RAL Space, рассказал, что для преодоления этой проблемы ученые применили статистические методы. Они проанализировали наиболее размытые части изображения, чтобы изучить и смоделировать распределение галактик, которые невозможно выделить напрямую на исходном снимке.

Он отметил, что в результате их анализа было получено возможное свидетельство существования совершенно новой, ранее неизвестной совокупности тусклых галактик. Эти объекты, по его словам, оказались скрыты в размытых областях изображения, будучи слишком слабыми для обнаружения стандартными методами при первоначальном анализе данных. Варниш подчеркнул, что если это открытие будет подтверждено, новая популяция объектов фактически опровергнет все существующие на сегодняшний день модели численности и эволюции галактик.

Теперь исследователи нацелены на подтверждение существования этой потенциальной новой группы галактик, планируя использовать телескопы, работающие в других спектральных диапазонах. Их главная задача — понять природу этих тусклых, окутанных пылью объектов и определить их роль в общей картине космической эволюции нашей Вселенной.

Доктор Пирсон объяснил, что при наблюдении звездного света в обычные телескопы мы видим лишь половину истории Вселенной, тогда как вторая половина остается скрытой, заслоненной космической пылью.

Он уточнил, что примерно половина энергии, генерируемой во Вселенной, представляет собой звездный свет, который поглощается пылью и затем переизлучается в виде более холодного инфракрасного излучения. Для полного понимания эволюции нашей Вселенной, по его словам, необходимо наблюдать небо как в оптическом, так и в длинноволновом инфракрасном диапазоне.

Космическая обсерватория "Гершель" была специально спроектирована для наблюдений в инфракрасном диапазоне, а ее инструмент SPIRE охватывал самые длинные волны. Как и любой научный инструмент в космосе, SPIRE требовал регулярной калибровки. Примерно раз в месяц на протяжении всей четырехлетней миссии он направлялся на одно и то же место на "темном небе" для проведения этих рутинных наблюдений. Стоит отметить, что "Гершель" оставался крупнейшим инфракрасным космическим телескопом до запуска космического телескопа "Джеймс Уэбб" в 2021 году.

Доктор Дэвид Клементс, астрофизик из Имперского колледжа в Лондоне, также участвовавший в исследовании, добавил, что эти результаты демонстрируют огромную ценность архива данных "Гершеля".

Он отметил, что ученые продолжают получать выдающиеся результаты спустя более десяти лет после прекращения работы спутника. Однако, по его словам, получить больше данных в этих конкретных диапазонах длин волн для дальнейшего изучения этих захватывающих новых результатов невозможно. Для этого, как он считает, необходима миссия следующего поколения в дальнем инфракрасном диапазоне, такая как PRIMA, предлагаемая в настоящее время НАСА.

Проект PRIMA (Probe-class InfraRed Mission for Astrophysics) поддерживается британским консорциумом, включающим RAL Space, Университет Сассекса, Имперский колледж Лондона и Кардиффский университет.

Предполагается, что он будет оснащен телескопом диаметром 1,8 метра, оптимизированным для получения изображений и спектроскопии в дальнем инфракрасном диапазоне, что позволит преодолеть разрыв между возможностями существующих обсерваторий, таких как космический телескоп "Джеймс Уэбб", и радиотелескопами. PRIMA является одним из двух проектов, отобранных для финального рассмотрения в рамках следующей миссии НАСА стоимостью около 1 миллиарда долларов США. Окончательный выбор миссии космическим агентством США ожидается в 2026 году.

Уточнения

Гала́ктика — гравитационно связанная система из звёзд, звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, планет.