
Изображение предоставлено: DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA Обработка изображений: Т. А. Ректор (Университет Аляски в Анкоридже/NSF NOIRLab), М. Замани (NSF NOIRLab) и Д. де Мартин (НФ НУИРЛаб)
Объединив данные DESI Legacy Imaging Survey и телескопа Gemini South, астрономы изучили три сверхтусклые карликовые галактики, расположенные в области космоса, изолированной от влияния окружающей среды более крупных объектов. Было обнаружено, что галактики, расположенные в направлении NGC 300, содержат только очень старые звезды, что подтверждает теорию о том, что события в ранней Вселенной прервали звездообразование в самых маленьких галактиках.
Ультратусклые карликовые галактики — самый слабый тип галактик во Вселенной. Эти небольшие диффузные структуры обычно содержат от нескольких сотен до тысячи звезд – по сравнению с сотнями миллиардов, составляющих Млечный Путь – и обычно незаметно прячутся среди множества более ярких обитателей неба. Вот почему астрономам повезло найти их вблизи нашей галактики Млечный Путь.
Однако это создает проблему для их понимания; Гравитационные силы Млечного Пути и горячая корона могут лишить карликовые галактики газа и нарушить их естественную эволюцию. Кроме того, сверхтусклые карликовые галактики, расположенные дальше за пределами Млечного Пути, все чаще становятся слишком размытыми и неразрешимыми для обнаружения астрономами и традиционными компьютерными алгоритмами.
Вот почему астроному из Университета Аризоны Дэвиду Сэнду потребовался ручной глазной поиск, чтобы обнаружить три слабые и ультратусклые карликовые галактики, расположенные в направлении спиральной галактики NGC 300 и созвездия Скульптора.
«Это было во время пандемии», — вспоминает Санд. «Я смотрел телевизор и просматривал программу DESI Legacy Survey Viewer, сосредотачиваясь на участках неба, которые, как я знал, раньше не исследовались. Прошло несколько часов случайных поисков, а потом бац! Они просто появились».
Изображения, обнаруженные Сэндом, были сделаны для исследования DECam Legacy Survey (DECaLS), одного из трех публичных исследований, известных как DESI Legacy Imaging Surveys, в ходе которых были получены изображения площадью 14 000 квадратных градусов неба, чтобы предоставить цели для текущего спектроскопического инструмента темной энергии (DESI). Опрос общественного мнения.
DECaL была выполнена с помощью 570-мегапиксельной камеры темной энергии Министерства энергетики (DECam), расположенной на 4-метровом телескопе Виктора М. Бланко Национального научного фонда США (NSF) в Межамериканской обсерватории Серро Тололо (CTIO), собранном в Чили, программа NSF NOIRLab.
Галактики Скульптора, как их называют в статье, являются одними из первых ультратусклых карликовых галактик, обнаруженных в нетронутой, изолированной среде, свободной от влияния Млечного Пути или других крупных структур. Для дальнейшего изучения галактик Санд и его команда использовали телескоп Gemini South, являющийся частью Международной обсерватории Джемини. Результаты их исследования будут представлены в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters, а также на пресс-конференции на заседании AAS 245 в Нэшнл-Харборе, штат Мэриленд.
Многообъектный спектрограф Gemini (GMOS) компании Gemini South запечатлел все три галактики в мельчайших деталях. Анализ данных показал, что они, по-видимому, не содержат газа и содержат только очень старые звезды, что позволяет предположить, что их звездообразование было давно подавлено. Это подтверждает существующие теории о том, что ультратусклые карликовые галактики являются звездными «городами-призраками», где звездообразование было прервано в ранней Вселенной.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Это именно то, чего астрономы ожидали от таких крошечных объектов. Газ — это важнейшее сырье, необходимое для слияния и слияния новой звезды. Но у сверхтусклых карликовых галактик просто слишком слабая гравитация, чтобы удержать этот важнейший ингредиент, и он легко теряется, когда на них влияет динамическая Вселенная, частью которой они являются.
Но галактики Скульптора находятся далеко от более крупных галактик, а это означает, что их газ невозможно удалить у соседей-гигантов. Альтернативным объяснением является событие, называемое «эпохой реионизации» — период вскоре после Большого взрыва, когда высокоэнергетические ультрафиолетовые фотоны заполнили космос, возможно, кипя газ в самых маленьких галактиках.
Другая возможность заключается в том, что некоторые из самых ранних звезд в карликовых галактиках испытали взрывы высокоэнергетических сверхновых, выбрасывая выбросы со скоростью до 35 миллионов километров в час (около 20 миллионов миль в час), выталкивая газ из своих собственных хозяев изнутри.
Если в этом виновата реионизация, эти галактики откроют окно в исследование очень ранней Вселенной. «Мы не знаем, насколько сильным и равномерным является этот эффект реионизации», — объясняет Санд.
«Возможно, реионизация носит неоднородный характер и не происходит повсюду одновременно. Мы нашли три таких галактики, но этого недостаточно. Было бы здорово, если бы у нас их было сотни. «Если бы мы знали, какая часть была затронута реионизацией, это рассказало бы нам что-то о ранней Вселенной, что в противном случае было бы очень трудно исследовать».
«Эпоха реионизации может связать нынешнюю суточную структуру всех галактик с самым ранним структурным образованием в космологическом масштабе», — говорит Мартин Стилл, директор программы NSF Международной обсерватории Близнецов. «Обследования наследия DESI и подробные последующие наблюдения за Близнецами позволяют ученым проводить судебно-медицинскую археологию, чтобы понять природу Вселенной и ее эволюцию до нынешнего состояния».
Чтобы ускорить поиск сверхтусклых карликовых галактик, Сэнд и его команда используют галактики Скульптора, чтобы обучить систему искусственного интеллекта, называемую нейронной сетью, идентифицировать больше. Есть надежда, что этот инструмент сможет автоматизировать и ускорить открытия и предоставить гораздо более богатый набор данных, из которого астрономы смогут сделать более обоснованные выводы.
Информация от: Ассоциацией университетов астрономических исследований.