Найдавніші галактики у Всесвіті плавають просто поза Чумацьким Шляхом

Легко жити поруч з кимось протягом дуже довгого часу, не дізнавшись багато про них, але іноді наші сусіди можуть виявитися набагато цікавішими, ніж ми припускаємо, особливо коли вони наші галактичний сусіди. Це може виявитися, що вони мають великі історії, щоб розповісти - або що вони - найдавніші галактики у всесвіті. І, хіба ви не знаєте, це саме те, що сталося, коли міжнародна команда астрономів ближче познайомилася з слабкими галактиками, що оточують нашу галактику - Чумацький Шлях.

У документі, опублікованому в четвер в Астрофізичний журнал, астрономи з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики і Інституту обчислювальної космології в університеті Дарема в Сполученому Королівстві представляють докази того, що карликові галактики, що оточують нас, є одними з найдавніших у Всесвіті. Ці маленькі, тьмяні галактики потенційно перевищують 13 мільярдів років, утворившись наприкінці так званих ранніх “темних віків” Всесвіту, коли речовина охолоджувалося приблизно 100 мільйонів років після Великого вибуху.

Але це не було навіть тим, що вони шукали.

"Це було щось на кшталт випадкового відкриття на тому чи іншому рівні, тому що ми почали проект, сподіваючись фактично зробити щось інше, яке в основному підраховувало кількість малих галактик навколо галактик, подібних до Чумацького Шляху," Докторський науковий співробітник Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики та перший автор дослідження Обернено. "Це було просте підрахунку голосів".

Бозе і його колеги вивчали «функцію світності» цих карликових галактик, міру, яка описує розподіл яскравості в кластері об'єктів - скільки галактик є яскравістю - використовуючи модель Lambda Cold Dark Matter, стандартну модель модель космології. Простіше кажучи, функція світності - це спосіб опису галактик або інших зоряних скупчень, що набагато простіше, ніж опис кожної окремої зірки в масі. Коли вони намалювали світлову функцію наших слабких галактичних сусідів, Бозе і його колеги виявили, що галактики в значній мірі слідували за гладкою кривою, в якій було більш слабких і менше яскравих.

Ключовою фразою тут, однак, є «дуже багато».

"Це була насправді пряма лінія з чимось злом у ньому, свого роду долина", говорить Бозе. «Тому після деяких експериментів ми зрозуміли, що ця особливість відповідає масштабу, коли перехід галактик від тих, що утворилися дуже рано, до кінця так званих ранніх темних віків, і тих, які утворилися набагато пізніше». Словами, вони зрозуміли, що це занурення в розподілі яскравих і тьмяних галактик розділило старі галактики від молодших галактик, тенденцію, яка відповідає моделі РКМ, яка сказала їм, що вони на щось.

"Це було дивно, як добре наші моделі погодилися з даними!" Аліс Десон, доктор філософії, науковий співробітник університету Королівського суспільства в ICC і один з співавторів дослідження, розповідає Обернено. Але, звичайно, вона зазначає, що їм потрібно було переконатися, що вони мають рацію. «Нашою первинною реакцією був обережний оптимізм і багато тестів!»

Після подальшого аналізу, дослідники прийшли до висновку, що слабкі, дрібні галактики повинні утворитися набагато довше, ніж більш пізні. Оскільки зірки в галактиках виробляють багато атомного сміття і забруднення, коли вони помирають у наднових, якщо зірки перестали формуватися дуже давно, їхні домашні галактики повинні мати менше сміття від наднових у них, роблячи їх більш темними, ніж галактики, які сформувалися останнім часом і мали більше матеріалу для втягування з інших галактик і наднових.

"Ми виявляємо, що старі галактики, як правило, менш масові в тому, скільки зірок вони мають", говорить Бозе. "Це дає вам таку картину, в якій маленькі галактики утворюють перші, а великі - значно пізніше від злиття багатьох дрібних речей."

І Бозе, і Десон уважно відзначають, що вони не були відкрити цих стародавніх галактик, але вони просто ідентифікували їх як найдавнішу всесвіту. Тим не менш, це велика справа, оскільки ці прямі спостереження підтверджують, що модель LCDM Всесвіту, ймовірно, правильна, що означає, що функція світності може бути достатньо надійним способом, щоб визначити вік галактики.

Тепер, коли вони ідентифікували ці старі галактики, дослідники можуть дивитися на них ще більш тісно, ​​щоб дізнатися про умови раннього Всесвіту.

"Ми б хотіли вивчити, як ми можемо використовувати ці крихітні карликові галактики, щоб дізнатися більше про ранній Всесвіт", - говорить Десон. "Наприклад, які їх властивості (наприклад, розміри, хімічний склад) можуть розповісти нам про ці критичні ранні стадії утворення галактик?"