Гравитационная линза позволила разглядеть рождение первых звезд

Нашей Вселенной уже около 13,7 миллиарда лет, и большую часть этого времени ее пронизывает свет миллиардов звезд, входящих в миллиарды звездных систем вроде нашей Галактики. Мы видим этот свет, когда ясной ночью выходим на улицу или глядим на далекие миры в телескоп.

Конец эпохи

Но так было не всегда. Через 300-400 тысяч лет после Большого взрыва горячий туман, заполнявший Вселенную, рассеялся, и на долгие годы наступила скучнейшая пора – в угасающем свете прежней горячей эпохи носились отдельные атомы водорода, гелия и редких других элементов. Этот период астрономы называют «темной эпохой», и длился он несколько сот миллионов лет.

Конец этим временам положило формирование первых галактик. Миллионы лет рассеянный газ собирался в облака и сгустки, пока плотность его не стала достаточной для образования первых звезд. По современным представлениям, самые первые звезды были совершенно ненормальными. Они были очень массивными – в тысячи раз тяжелее Солнца, и жили ярко, но недолго (миллионы, а то и сотни тысяч лет). Однако именно они обогатили межзвездную среду тяжелыми элементами, благодаря которым смогли появиться такие звезды, к которым мы привыкли.

Разглядеть эти первые «нормальные» звезды астрономы пытаются уже не один десяток лет, однако сделать это сложно. Самые первые галактики даже при наблюдениях в наилучший телескоп кажутся крохотными пятнышками света. Разглядеть в них какую-то структуру, понять, какого размера эти пятна и где в них рождаются молодые светила, пока невозможно.

Тяжесть в помощь

К счастью, на помощь астрономам с их хилыми рукотворными телескопами иногда приходит сама природа. В соответствии с теорией относительности тяжелые тела притягивают свет, превращаясь в так называемые гравитационные линзы. Самые тяжелые объекты во Вселенной -- скопления галактик -- оказываются одновременно и самыми сильными линзами, и зачастую значительно увеличивают размер далеких объектов, которые случайно оказались за скоплением.

Про один такой «естественный телескоп», обнаруженный недавно израильскими астрономами, корреспонденту Infox.ru рассказали сами первооткрыватели. Они даже признались, что собираются в ближайшее время начать поиски самых далеких галактик с помощью Космического телескопа имени Хаббла, используя найденное ими скопление для дополнительного усиления сигнала. Пока о результатах этих поисках ничего не известно.

Однако «конкурирующая» команда британских, канадских и американских астрономов под руководством Марка Суинбанка из британского Даремского университета теперь опубликовала результаты первого подобного исследования для другого массивного скопления галактик. Ученые уверены, что им удалось увидеть, как в далекой галактике, которую от Большого взрыва отделяет всего миллиард лет, рождается первое поколение звезд. Работа исследователей опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Первые звезды под линзой

С помощью космических телескопов имени Хаббла и Спитцера и одного из наземных телескопов пары Gemini Суинбанк и его коллеги тщательно изучили изображение галактики MS1358arc, расположенной в 12,5 миллиарда световых лет от Земли в направлении на созвездие Большой Медведицы. Скопление MS1358+62, которое само находится в 3,7 миллиарда световых лет от нас на луче зрения, превратило эту галактику в вытянутую дугу, попутно увеличив ее размер в 12 раз (по площади).

Вообще, узнать в этой кривой дуге галактику не так просто, однако существуют алгоритмы, которые позволяют хотя бы приблизительно восстановить истинный вид объекта исходя из модели распределения вещества в MS1358+62. Как выяснилось, MS1358arc представляет собой небольшую по современным меркам звездную систему. Ее размер – всего 6 тысяч световых лет, это на порядок меньше, чем у Млечного Пути. Однако несмотря на скромные размеры, MS1358arc рождает звезды с безумной скоростью – каждый год в ней появляется примерно с полсотни новых звезд вроде нашего Солнца. Во всем Млечном Пути за год появляется в среднем одна такая звезда.

Яркое поколение

Более подробный анализ показал, что звездообразование сосредоточено в пределах всего четырех компактных облаков ионизованного водорода, размер каждого из которых примерно 600-700 световых лет. В современной Вселенной такие объекты встречаются, но довольно редко (ближайшая к нам – это туманность Тарантул в спутнике Млечного Пути -- Большом Магеллановом облаке). 12,5 миллиарда лет назад такими звездными роддомами Вселенная была усеяна, уверен Суинбанк и его коллеги.

Ученые полагают, что «бэби-бум» в MS1358arc начался всего десяток-другой миллионов лет назад – на это указывают и скорость образования звезд, и их полное число, и скорость истечения газа из этого объекта. 15 миллионов лет – по космическим меркам дело плевое, так что мы и вправду наблюдаем первое заметное поколение звезд в MS1358arc. Во что такая галактика может превратиться за 12,5 миллиарда лет, можно увидеть на ночном небе.